РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТА ДЛЯ ДОМА: НАГРУЗКА НА ФУНДАМЕНТ И ГРУНТ

На
этапе проектирования будущего дома в числе прочих расчетов необходимо
выполнить расчет фундамента. Цель этого расчета – определить, какая
нагрузка будет действовать на фундамент и грунт, и какой должна быть
опорная площадь фундамента. Суммарная нагрузка на фундамент это
постоянная нагрузка от самого дома и временная от ветра и снежного
покрова. Для того, чтобы определить общую нагрузку на фундамент,
необходимо посчитать вес будущего дома со всеми эксплуатационным
нагрузками (проживающими там людьми, мебелью, инженерным оборудованием и
т.п.). Так же при расчете фундамента определяется и его вес и площадь
опоры, чтобы определить, выдержит ли грунт нагрузку от дома и
фундамента. Профессиональные проектировщики делают точные расчеты на
основании геологических изысканий грунта и точно рассчитывают вес
будущего дома и количество строительных материалов. Зачастую, при
самостоятельном строительстве в такой точности нет нужды, но
приблизительно рассчитать фундамент дома необходимо, равно как и иметь
план всего строительства.
В приведенном в этой статье примере
расчета фундамента подразумевается, что нагрузка от дома распределяется
равномерно по всей площади.
РАСЧЕТ ВЕСА ДОМА
Итак,
необходимо рассчитать приблизительный вес дома. Для этого существуют
справочные данные с усредненными значениями удельного веса конструкций
дома: стен, перекрытий, кровли.
Удельный вес 1 м2 стены:
Каркасные стены толщиной 150 мм с утеплителем 30-50 кг/м2
Стены из бревен и бруса 70-100 кг/м2
Кирпичные стены толщиной 150 мм 200-270 кг/м2
Железобетон толщиной 150 мм 300-350 кг/м2
Удельный вес 1 м2 перекрытий:
Чердачное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м3 70-100 кг/м2
Чердачное по деревянным балкам с утеплителем плотностью до 500 кг/м3 150-200 кг/м2
Цокольное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м3 100-150 кг/м2
Цокольное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 500 кг/м3 200-300 кг/м2
Железобетонное 500 кг/м2
Удельный вес 1 м2 кровли:
Кровля из листовой стали 20-30 кг/м2
Рубероидное покрытие 30-50 кг/м2
Кровля из шифера 40-50 кг/м2
Кровля из гончарное черепицы 60-80 кг/м2
Смотри таблицы 1,2,3
На
основании этих таблиц можно примерно рассчитать вес дома. Пусть
планируется построить двухэтажный дом размером 6 на 6 с одной внутренней
стеной с высотой этажа 2,5 м. Тогда длина внешних стен одного этажа
составит (6+6) x 2 = 24 м, плюс одна внутренняя стена длиной еще 6 м,
итого 30 м. Общая длина всех стен на двух этажах 30 м х 2 = 60 м. Тогда
площадь всех стен составит: S стен = 60 м х 2,5 м = 150 м2. Площадь
цокольного перекрытия составит 6 м x 6 м = 36 м2. Такая же площадь будет
и у чердачного перекрытия. Кровля всегда несколько выступает за стены
дома (допустим на 50 см с каждой стороны), поэтому площадь кровли
посчитаем как 7 м х 7 м = 49 м2.
Теперь, используя прведённые
выше средние данные, можно провести приблизительный расчет общей
нагрузки на фундамент. При этом будем брать наибольшие удельные веса,
чтобы считать с запасом. Для сравнения расчет сделан для трех вариантов
домов:
- каркасный дом с деревянными перекрытиями с утеплителем плотностью до 200 кг/м3 и кровлей из листовой стали;
- кирпичный дом с деревянными перекрытиями с утеплителем плотностью до 200 кг/м3 и кровлей из листовой стали:
- железобетонный дом с железобетонными перекрытиями и кровлей из гончарной черепицы.
Помимо
постоянной нагрузки, которая создается весом дома, есть временные
нагрузки от ветра и снежного покрова. Средний вес снежного покрова:
Для юга России 50 кг/м2
Для средней полосы России 100 кг/м2
Для сервера России 190 кг/м2
При
площади кровли 49 м2 для средней полосы России нагрузка от снежного
покрова составит 49 м2 х 100 кг/м2 = 4900 кг. Прибавляем ее к общей
нагрузке на фундамент.
Смотри таблицу 4
РАСЧЕТ ПЛОЩАДИ ФУНДАМЕНТА И ЕГО ВЕСА
Чтобы определить нагрузку на грунт и понять, выдержит ли этот грунт такое здание, нужно к весу дома прибавить вес фундамента.
Под
железобетонный и кирпичный дом вероятнее всего придется закладывать
ленточный глубоко заглубленный фундамент, т.е. на глубину ниже глубины
промерзания. Примем ее 1,5 м, и добавим еще 40 см над уровнем земли,
итоговая высота ленты фундамента составит 1,9 м. Общая длина такой ленты
составит 30 м (24 м периметр и 6 м под внутренней стеной), ее общий
объем при ширине 40 см – 30 м х 0,4 м х 1,9 м = 22,8 м3, при плотности
железобетона 2400 кг/м3, вес фундамента составит 54720 кг. Опорная
площадь такого фундамента составит 3000 см х 40 см = 120 000 см2.
Под
каркасный дом должно хватать столбчатого фундамента. Пусть столбики
будут диаметром 20 см и высотой 1,9 м и заложены на глубину 1,5 м.
Опорная площадь такого столбика составит 10 см х 10 см х 3,14 = 314 см2.
Объем такого столбика будет 0,06 м3, а вес – 143 кг. Общая длина всех
стен составляет 30 м, если ставить столбики через 1 м, то их понадобится
30 штук. В этом случае общий вес столбчатого фундамента составит 143 кг
х 30 = 4290 кг, а общая опорная площадь – 314 см2 х 30 = 9420 см2
Итак,
для каждого дома рассчитан вес, выбран фундамент, посчитана опорная
площадь и вес фундамента. Чтобы рассчитать общую нагрузку на грунт,
нужно общий вес здания разделить на опорную площадь.
Смотри таблицу 5
Любой
сухой грунт (хоть глинистый, хоть песчаный) имеет несущую способность
от 2 кг/см2 и более. Именно на эту цифру и стоит равняться при расчете
фундамента. В нашем случае нагрузка от кирпичного и железобетонного
домов на массивном ленточном фундаменте остается в пределах 2 кг/см2 с
большим запасом. Нагрузка от каркасного дома на столбчатом фундаменте
превышает 2 кг/см2. Если нагрузка на грунт получается слишком большой и
есть сомнения по поводу того, что грунт ее выдержит, нужно изменить
параметры фундамента для увеличения опорной площади. В случае с
ленточным – это увеличение ширины ленты, в случае со столбчатым –
увеличение диаметра столба и увеличение количества столбов. Разумеется,
при этом изменится и вес фундамента, поэтому расчет его веса и нагрузки
на грунт нужно будет повторить.
После выбора типа фундамента и его
характеристик можно провести расчет количества бетона на него и
рассчитать расход арматуры для армирования этого фундамента.