Виды фундаментов глубокого заложения: особенности расчета

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.

Влияние грунта на выбор фундамента

Особенности грунта напрямую влияют на типы фундаментов, используемые при строительстве. Основания фундаментов бывают естественными и искусственно созданными.

Важные характеристики земли:

  • механический (геологический) состав;
  • глубина промерзания;
  • максимальный и минимальный уровень грунтовых вод;
  • сейсмическая обстановка в местности.

Выбор вида фундамента зависит от совокупности свойств грунта.

Механический состав

Строители различают грунты:

Влияние грунта на выбор фундамента
  • Каменистые. Содержат минимум влаги, стойки к пучению, сохраняют свойства при изменении климатических условий. Подходит для мелкозаглублённых оснований.
  • Песчаные легко поддаются разработке. Вода не задерживается, что снижает расходы на гидроизоляцию. Глубина промерзания в Средней полосе страны не превышает 1 метра, что позволяет использовать большинство разновидностей фундаментов.
  • Хрящеватые содержат в составе песок, глину, землю и щебень. Устойчивы к пучению. Подходят для любых по заглублению оснований.
  • Суглинки с различными пропорциями глины и песка. Большее содержание глины может способствовать пучинистости, налагает повышенные требования к подготовке подушки, гидроизоляции, монтажу отмостки.
  • Глинистые требуют тщательного отношения к подготовке места. Не подходят для мелкого заложения фундаментов, так как промерзают свыше чем на 1,5 метра и меняют форму (пучатся).
  • Торфяные обязательно готовят. При необходимости удаляют торф и завозят новый грунт. Построенные без предварительных мероприятий дома могут быть «занятуты» в почву.

Узнать, какой грунт на участке, можно только при геологическом изучении или методами изготовления шурфов, рытья котлована. Даже на соседних участках состав и свойства могут различаться.

Глубина промерзания

От характеристики зависит способность грунта пучиться. Влага при оттепели пропитывает землю. При возвращении морозов расширяется, разрушает фундамент, а механические перемещения разрушают стены.

Влияние грунта на выбор фундамента

Основания делают либо ниже глубины промерзания, либо мелко заглубляют с подготовкой места согласно технологиям.

Влажность и грунтовые воды

Если вода поднимается к поверхности грунта, дом строят без подвальных помещений, используют плитный или мелкозаглублённый фундамент.

Влага пропитывает материал фундамента и может привести к быстрому разрушению строительной конструкции.

Влияние грунта на выбор фундамента

Расчет фундамента

Возведение любого дома начинается с расчета фундамента, он является опорой для всей вышележащей конструкции и оттого насколько качественно его смонтировали, зависит долговечность всего сооружения. Принимая решение о выполнении работ по созданию основания своими руками, важно не допустить ошибок при начальных вычислениях и тем более не нужно пытаться сэкономить на материалах. Помните, что грамотно спроектированный фундамент — залог вашей безопасности.

Инструкция

Рядовому пользователю необязательно быть специалистом в строительстве для того, чтобы пользоваться нашим сервисом. Интерфейс интуитивно понятен, а любое недопустимое значение программа обозначит красной подсветкой.

В большинстве случаев, от вас требуется лишь ввести минимальное количество информации:

  • предполагаемые габариты фундамента;
  • марку арматуры на выбор;
  • марку бетона.

В процессе расчета фундамента под дом, вам может быть потребуется ввести некоторые дополнительные величины, но их также можно рассчитать на наших калькуляторах:

  • глубина заложения фундамента;
  • расчетное сопротивление грунта;
  • калькулятор блоков (расчет нагрузки).

Мы подготовили для вас ознакомительное видео, в котором поэтапно рассказывается весь функционал и принцип работы калькулятора фундамента онлайн.

Наш калькулятор также позволяет произвести расчет объема (кубатуру) фундамента в м3, для того чтобы заранее знали, какой объем земляных работ предстоит выполнить.

Расчет бетона на фундамент

Бетон является важнейшим компонентом фундамента, по сути это его «плоть» и от того насколько качественная смесь используется, зависит большинство характеристик основания. При выборе раствора особое внимание стоит уделять показателю класса (марки) прочности, который определяет предельно-допустимые нагрузки на сжатие полностью сформировавшейся смеси. Выражается в кгс/см², т.е. сколько кг способен выдержать 1 см2 поверхности.

Читайте также:  Армирование ленточного фундамента по чертежам

По большей части, марка бетона определяется пропорциями цемента, песка (щебня, гравия) и воды, а также условий при которых раствор затвердевал Всего существует около 15 классов прочности о тМ50 (В3,5) до М800 (B60), но в частном строительстве наиболее распространены марки М100-М400. Соответственно, бетон М100 подходит для легких сооружений – гаражей, бань, оборудования, а М400 – для многоэтажных тяжелых зданий, например, из кирпича. Но в абсолютном большинстве случаев, выбирается бетон марки М300.

С помощью нашего калькулятора, вы получите расчет бетона на фундамент (объем, масса). Все значения будут доступны прямо в интерфейсе – вам не нужно переключаться на другие вкладки. Однако от вас требуется ввести, используемую марку бетона.

Расчет цемента на фундамент с помощью нашего онлайн-калькулятора никогда не был таким простым. Просто заполняйте поля в инструменте и в результатах расчета вы получите необходимые значения!

Расчет арматуры для фундамента

Арматура – второй по важности компонент фундамента (его «кости»), который позволяет компенсировать и нивелировать воздействующие нагрузки на расстяжение и изгиб. Всеизвестный факт, что бетон не отличается гибкостью и пластичностью, однако он обладает высокой прочностью на сжатие. Для того чтобы объединить эти качества и повысить эксплуатационные характеристики основания, а также недопустить деформации после возведения сооружения – фундаменты армируют.

Армирование фундамента представляет собой создание определенный типа каркаса из соединенных горизонтальных, вертикальных и поперечных стержней. Наиболее значимой характеристикой арматуры является ее диаметр и ее выбор зависит от типа грунта, температурных особенностей, стеновых материалов и габаритов возводимой конструкции. Считается, что для легких построек оптимально применять 10 мм стержни, 12 мм – для одноэтажных и малоэтажных зданий из пористых материалов, 14 мм – для малоэтажных из тяжелых материалов, 16 мм – для многоэтажных сооружений и сложных грунтов.

Вторым важным показателем является шаг вязки арматуры. Обычно он подбирается на глаз, на основании общей массы конструкции и типа подстилающего грунта, величина должна находится в пределах 200-600 мм. Стандартный интервал, который применяют в частном строительстве – 500 мм.

Встроенный калькулятор расчета арматуры на фундамент позволяет получить посчитать количество стержней, их общую длину, массу и объем. Результат предоставляется, как при расчете ленточного фундамента, так и монолитной плиты.

Наш калькулятор будет полезен при расчете фундамента для дома из газобетона, пенобетона, кирпича и других строительных блоков!

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.

Для определения глубины промерзания проще всего воспользоваться готовой таблицей

Технология производства работ с буровыми опорами

Эскиз устройства буровых опор для заглубленных оснований зданий

Эти конструкции относятся к новым видам фундаментов. Главная особенность таких опор – большая глубина погружения (до 60 метров) при диаметре сечения до двух метров. Их применяют не только при рыхлых грунтах или высоком уровне грунтовых вод. Область применения ограничивается лишь скальными грунтами и грунтом с большим содержанием валунов.

Технология производства работ с буровыми опорами

Возможность регулировки шага опор и ширины их сечения позволяют возводить высотные конструкции практически на любых грунтах. Расчет такой опоры очень сложный, для получения всех необходимых исходных данных придется провести целый комплекс изыскательских работ.

На начальном этапе производят бурение скважины до расчетной отметки. Далее, специальной бурильной машиной эту скважину расширяют до необходимого диаметра, после чего укладывают арматурный каркас и производят бетонирование. Такой тип фундаментов применяют не только при строительстве зданий, но также при строительстве дорог в труднодоступных местах, например, в болотистой местности.

Свайный фундамент

На таком основании можно возводить не только бытовые сооружения, но и промышленные объекты, и многоэтажные дома. Вся нагрузка переносится на грунт через сваи. Их можно заглублять на очень большие расстояния. Это особенно актуально на местностях, где верхний грунтовой слой имеет слабый и несжимаемый состав (торфяные почвы, болотистые и песчаные грунты).

Читайте также:  Как правильно выбрать и связать арматуру для фундамента

Если на участке слабый легко сдавливаемый грунт, то обустраивают свайный фундамент

Свайный фундамент позволяет создавать очень устойчивые постройки. Для проведения расчетов устройства основания берется во внимание вес планируемой постройки. Этот показатель делится на количество свайных элементов, и выводится номинальная нагрузка на одну сваю. Ее забивают в землю с нагрузкой, полученной при расчетном проектировании. Когда свая останавливается, то это значит, что она столкнулась с той точкой грунта, которая выдержит вес постройки.

Свайный фундамент

Понятно, что создать такую нагрузку на забивание фундаментных элементов будет тяжело самостоятельно, в этом помогает пневматическая техника.

По способу опускания, виды свайных фундаментов делят на:

  • забивные;
  • винтовые;
  • буронабивные.

Забивные сваи считаются самыми устойчивыми. Кроме того, что этот элемент определяет степень заглубленности для нужного уровня нагрузки, способ его забивания способствует лучшему уплотнению грунта вокруг нее, что положительно сказывается на еще лучшей устойчивости фундамента.

Винтовые сваи внешне похожи на огромный саморез – это труба с боковыми лопастями. Как понятно из названия, такие элементы ввинчиваются в землю. Винтовая конструкция имеет увеличенную опорную площадь, поэтому свая устойчиво держится в грунте. Для ее опускания потребуется специальная техника или усилия двух человек: головка сваи имеет отверстия, с помощью которых элемент можно проворачивать.

Винтовой фундамент, как правило, изготавливают из стальных свай с резьбой на конце, их вкручивают в легкий грунт

Свайный фундамент

Буронабивные сваи предназначены для уже подготовленных скважин. Такой фундамент легче всего делать самостоятельно, но при его устройстве нельзя быть уверенным, что вы достигли самой несжимаемой точки грунта.

Для более тяжелых сооружений, свайный фундамент дополняют ростверком. Такая конструкция имеет единую законченную конструкцию, в которой нагрузка распределяется максимально равномерно. Основание можно оставить без ростверка только в том случае, если есть уверенность, что сваи достаточно заглублены и постройка не изменится под действием морозного пучения.

Предварительный расчет нагрузки фундамента на грунт

Нагрузку фундамента на грунт расчитывают как произведение объема фундамента на удельную плотность материала, из которого он выполнен, разделенное на 1 м2 площади его основания. Объем можно найти как произведение глубины заложения на толщину фундамента. Толщину фундамента принимают при предварительном расчете равной толщине стен.

Таблица 6 – Удельная плотность материалов фундамента

Таблица – удельная плотность материало для грунта

  1. Площадь фундамента – 14,4 м2, глубина заложения – 1,4 м. Объем фундамента равен 14,4·1,4=20,2 м3.
  2. Масса фундамента из мелкозернистого бетона равна: 20,2·1800=36360 кг.
  3. Нагрузка на грунт: 36360/14,4=2525 кг/м2.

Типовые ошибки при устройстве фундамента для частного дома

В следующем перечне приведены нюансы, которые не следует упускать из виду в ходе реализации проекта:

  • для относительно легких строений (деревянных из пеноблоков) не имеет смысл выбирать дорогостоящий фундамент из свай;
  • разумеется, исключением является размещение дома на слабом грунте, около водоема;
  • при подготовке надо убрать мягкий чернозем и всю растительность (не менее чем на 15-20 см в глубину вместе с корневой системой);
  • если собственного опыта нет, для исключения аварийных ситуаций лучше обратиться в проектную организация для профессиональной подготовки проекта. Подчеркнем необходимость именно такого способа для официальной регистрации жилого строения, исключения проблем при продаже;
  • при создании монолитных конструкций нельзя пренебрегать армированием. Силовой каркас устанавливают ближе к поверхностям изделий, на определенном в конструкторской документации расстоянии.

Сбор нагрузок на фундамент

На этом этапе суммируется масса всех строительных материалов, которые используются для строительства:

  • стен — внешних и внутренних (берется площадь общая, не учитывая вырезы на двери и окна);
  • перекрытий пола и материалов для него;
  • потолка и потолочного перекрытия;
  • стропильной системы и кровельных материалов;
  • лестниц и других внутренних элементов дома;
  • наружной тепло- ветро- изоляции и отделки;
  • цоколя и фундамента (для начала — ориентировочно);
  • крепежа (гвозди, саморезы, шпильки и т.д.)

    Таблица усредненных нагрузок от разных типов узлов дома. ее можно использовать на предварительном этапе — когда вы оцениваете примерный уровень затрат

Как уже говорили, к этому моменту уже должен быть готов план здания с более-менее точными размерами. Расчет массы используемых строительных материалов несложен: находите площадь, на которой он будет расположен, умножаете на удельный вес, получаете массу.

Читайте также:  Варианты материалов и как правильно утеплять полы в домах на сваях

Если рассчитываемый элемент прямоугольный, его площадь находите, перемножив длину сторон. Если считаете в метрах, получаете м2. Умножив на толщину материала в тех же единицах (в метрах) получаете объем в кубометрах — м3. Так работать будет удобнее: большая часть удельной массы стройматериалов дается в килограммах на кубометр (кг/м3). Перемножив найденный объем с удельным весом материала получаете массу материала для этой плоскости.

Пример расчета массы стены

Чтобы стало понятнее, приведем пример. Посчитаем сколько весить будет стена из профилированного соснового бруса 150*150 мм, с обшивкой из липовой вагонки толщиной 14 мм, обрешетка из соснового бруска 50*20 мм. Стена длиной 4 м и высотой 2,8 м.

Удельный вес закупленного соснового бруса (может быть разным) 570 кг/м3, вагонки 530 кг/м3, бруска 510 кг/м3.

Пример расчета нагрузки стены

Площадь стены: 4 м * 2,8 м = 11,2 м2.

Объем бруса в стене будет 11,2 м2 * 0,15 м (толщина бруса) = 1,68 м3.

Умножив объем на удельный вес бруса, получим массу стены: 1,68 м3 * 570 кг/м3 = 957,6 кг.

Теперь находим объем вагонки на стене: 11,2 м2 * 0,014 м (толщина вагонки) = 0,16 м3.

Сколько весит вагонка узнаем, умножив ее удельный вес на объем: 0,16 м3 * 530 кг/м3 = 84,6 кг.

Количество обрешетки считают по-другому: определяем сколько планок прибивается. Мы будем прибивать обрешетку вдоль с шагом 60 см. Получится 5 планок длиной 4 м. Погонных метров всего будет 20. Теперь находим объем: 20 м.п. * 0,05 м * 0,02 м = 0,02 м3.

Теперь находим массу обрешетки: 0,02 м3 * 510 кг/м3 = 10,2 кг.

Теперь находим массу всех материалов для стены: 957,6 кг + 84,6 кг + 10,2 кг = 1052,4 кг.

Думаем, принцип понятен. Но считать так каждую стену долго. Дальше можно сделать проще: определить, сколько весит один квадратный метр стены, затем найти площадь всех стен, имеющих такую же отделку и получить общую их массу.

Мы рассчитали, что масса стены площадью 11,2 м2 будет 1052,4 кг. Получается, что один квадрат весит 1052,4 кг / 11,2 м2 = 93,96 кг/м2.  Теперь посчитав, площадь всех стен с такой отделкой, можем найти их общую массу. Пусть общая их площадь 42 м2. Тогда весить они будут 42 м2 * 93,96 кг/м2 = 3946,32 кг.

По такой методике находите массу всех перечисленных элементов. Если они имеют сложную геометрию, разбиваете их на простые фигуры и так определяете площадь. С остальным проблем быть не должно.

Полезная нагрузка дома

Кроме стройматериалов на фундамент будет давить вся обстановка в доме: мебель, техника, люди и т.д. Считать все это очень уж долго, так что при планировании принимают, что на один квадратный метр площади полезная нагрузка  составляет 180 кг/м2. Чтобы узнать общую полезную нагрузку дома, его площадь (всех этажей) умножаете на эту цифру.

В общую нагрузку от дома необходимо добавить нагрузку от всех предметов интерьера, техники и т.д.

Снеговая нагрузка

Снеговые нагрузки по России (для увеличения размеров картинки щелкните по ней правой клавишей мыши)

Но так как кровли разные, а них скапливается разное количество снега. Потому в зависимости от угла ската применяются коэффициенты:

  • угол наклона меньше либо равен 25° — коэффициент равен 1 (снеговая нагрузка берется из таблицы без изменений);
  • угол наклона больше либо равен 60° — коэффициент равен 0 — снеговая нагрузка не учитывается.

Во всех остальных случаях (угол наклона кровли от 25° до 60°) значения выбирают от 0 до 1 (строят график и по нему определяют коэффициент).

Как рассчитать снеговую нагрузку на кровлю? Вы нашил свой регион, знаете среднюю нагрузку на квадрат кровли, определили коэффициент. Теперь необходимо общую площадь кровли умножить на все эти цифры.

Снеговые нагрузки по Украине (для увеличения размеров картинки щелкните по ней правой клавишей мыши)

Пример: пусть снеговая нагрузка в регионе 180 кг/м2, общая площадь кровли 65 м2, коэффициент учета угла ската кровли 0,82 (угол наклона около 30°). Находим снеговую нагрузку: 65 м2 * 180 кг/м2 * 0,82 = 9594 кг.

Эту нагрузку необходимо будет добавить к массе дома и его полезной нагрузке.