Как рассчитать фундамент

Поговорим о фундаментах, а точнее как рассчитать фундамент и узнать выдержит его грунт или будут просадки, которые повлекут за собой трещины по всему дому.

Как рассчитать фундамент

Для примера будем рассматривать простой ленточный фундамент. Но для начала поговорим об основах фундамента.

Как правильно устраивать фундамент

Самый надежный фундамент — это фундамент, который заложен на глубину ниже глубины промерзания грунта. Объясню почему. Если фундамент заложить выше глубины промерзания, то зимой будет промерзать грунт под фундаментом, а грунт содержит воду. Так вот когда вода замерзает, то увеличивается ее объем, следовательно, будет приподнят фундамент в этом месте, либо вода вытеснит грунт. В первом случае все понятно, что пойдет сразу трещина в фундаменте, так как количество воды в грунте разное, во втором случае трещина произойдет после того, как все оттает, и под нашим фундаментом образуются пустоты.

Как рассчитать фундамент

Так же фундамент нельзя устраивать на текучих грунтах, переувлажненных, и грунтах с большим содержанием органических веществ. Под этим понятием подразумевается содержание различных останков, таких как дерево, корни, трава и т.д. В таких случаях производится замена грунта, либо забиваются сваи

Расчет фундамента: Сбор действующих нагрузок

Для того чтобы рассчитать наш фундамент, для начало необходимо будет узнать вес нашего дома, для этого нам необходимо будет собрать все нагрузки.

Как рассчитать фундамент

А начнем наш расчет с определения веса самого фундамента. Для этого нам надо будет найти общую длину фундамента. В нашем случае:

Длина фундамента L=55,75 м;

Ширина фундамента b=0,30 м;

Высота фундамента h=2,2 м;

Для того чтобы определить вес нашего фундамента необходимо также знать плотность бетона. Плотность монолитного железобетона составляет P=2500 кг/м3

Перемножив эти все величины получаем нагрузку от веса фундамента:

Pфунд=L*b*h*P=55.75м*0.3м*2.2м*2500кг/м3=91 987,5 кг

Надо также учесть Коэффициент надежности возводимых конструкций на строительной площадке:

Yf=1,3 (СП 20.13330.2011 таблица 7.1).

Расчетный вес с учетом коэффициента равен

Pфунд=91 987,5 * 1,3 = 119 583,75 = 119,6 т

Аналогично мы рассчитываем все нагрузки которые действуют на наш грунт и далее сводим все в таблицу

Нагрузка, P Параметры L x b x h, м Плотность кг/м3 Коэффициент надежности Расчетное значение, т
Фундамент 55,75×0,3×2,2 2500 1,3 119,6
Стены (кирпич) 55,75×0,24×5 1800 1,2 144,5
Перекрытие 1-го и 2го этажа и чердак 14,1×8,7×0,2 (*3 так как всего 3 перекрытия) 520 1,2 15,31
Кровля 14,1×8,7 Средний вес 1м2 металлочерепицы, стропил и обрешетки = 57 кг/м2 1,2 8,39
Снег 14,1×8,7×1,05 (Высота снежного покрова зависит от района) 340 1,4 (п.10.12 СП 20.13330.2011) 61,31
Нагрузка от людей, бытовой техники и.т.д. 14,1×8.7 150 кг/м2 (т. 8.3 СП 20.13330.2011) + 50 кг/м2 (п.8.2.2. Это относится к постоянным нагрузкам, но чтобы было понятней отнесли сюда) 1,2 29,44
Итого 378,55

В данной таблице есть постоянные нагрузки, которые действуют постоянно, а также временные. К временным относится нагрузки снеговые, а также нагрузки от бытовой техники и людей.

Обследование грунта на участке

Теперь самое интересное, необходимо узнать сопротивление грунта, на котором будет расположен наш фундамент.

Тут есть два варианта:

  1. нанять изыскательскую компанию;
  2. определить свойства грунта визуально.

С первым пунктом все ясно, поэтому будем пробовать определить свойства грунта визуально.

Для этого необходимо будет сделать скважину глубиной ниже будущего фундамента. Но не менее глубины промерзания при строительстве одноэтажного дома.

Вообще глубина промерзания в настоящее время определяется с помощью расчетного метода, но также можно воспользоваться выписками из справочников Советского времени.

Город суглинки и глины, м песок мелкий, супесь, м песок крупный, гравелистый, м
Архангельск 1,56 1,90 2,04
Вологда 1,43 1,74 1,86
Екатеринбург 1,57 1,91 2,04
Казань 1,43 1,75 1,87
Курск 1,06 1,29 1,38
Москва 1,10 1,34 1,44
Нижний Новгород 1,45 1,76 1,89
Новосибирск 1,83 2,23 2,39
Орел 1,10 1,34 1,44
Пермь 1,59 1,93 2,07
Псков 0,97 1,18 1,27
Ростов-на-Дону 0,66 0,80 0,86
Рязань 1,36 1,65 1,77
Самара 1,54 1,88 2,01
Санкт-Петербург 0,98 1,20 1,28
Саратов 1,19 1,44 1,55
Сургут 2,22 2,70 2,90
Тюмень 1,73 2,10 2,25
Челябинск 1,73 2,11 2,26
Ярославль 1,43 1,74 1,86

Если на участке планируется строительство трехэтажного дома, то скважина должна быть не менее 4 метров. Для скважин нам понадобиться садовый бур и удлинители.

Далее бурим хотя бы две скважины на месте строительства нашего дома.

Полученные образцы исследуем с помощью метода, описанного в таблице.

Грунтырастирания на ладони рассматривание в лупу и глазом сухойвлажныйопределение способности к скатыванию в шнур
Песок Ощущение песчаной массы Видны песчаные частицы Сыпучие Непластичное Не скатывается
Супесь легкаяПреобладают крупные песчаные частицыПесчаные частицы преобладают над глинистыми частицамиКомья легко рассыпаются от давления руки
Супесь тяжелая Преобладают мелкие песчаные частицы То же Цементация Трудно скатывается в шнур, распадается на кусочки размером 3…5 мм
Супесь пылеватая Впечатление сухой муки Песка мало, преобладают пылеватые частицы Цементации нет Состояние плывунное Шарик при встряхивании легко растекается в лепешку, в шнур не скатывается
Суглинок легкий Чувствуются песчаные частицы, комочки раздавливаются легко Ясно видно присутствие песчинок на фоне тонкого порошка При раздавливании требуется некоторое усилие Пластичность и липкость малая Длинного шнура не получается
Суглинок пылеватый Песка мало, комочки раздавливаются легко Видны тонкие пылевидные частицы Комья не тверды, под ударом молотка рассыпаются на мелкие кусочки Пластичный, липкий Длинного шнура не получается, так как он рвется на кусочки диаметром 3 мм
Суглинок тяжелыйПри растирании в сухом состоянии чувствуется присутствие песка. Комочки раздавливаются с трудом То жеТо жеТо же, но в большей степениПри раскатывании дает длинный шнур диаметром от 1 до 2 мм. Шарики при сдавливании в лепешку трескаются по краям
ГлиныПри растирании в сыром состоянии песчаных частиц не чувствуется. Комочки раздавливаются с большим трудомОднородная глинистая тонкая порошкообразная масса, не содержащая частиц крупнее 0,25 мм Твердый в кусках, при ударе молотком колется на отдельные куски Очень пластичный, липкий и мажущийся При раскатывании дает прочный длинный шнур диаметром не менее 1 мм. Легко скатывается в шарики, при сдавливании в лепешку не трескается по краям

Начинаем определения грунта с последней колонки, так будет проще отбросить все не подходящие грунты, ну и данная колонка является наиболее информативной. Предположим, что у нас суглинок пылеватый.

Расчет фундамента. Расчетное сопротивление грунта

Самое главное в расчете — это определиться с расчетным сопротивлением грунта R0. Он определяется для стандартного фундамента шириной b0 = 1 м. и глубиной d0 = 2 м, а далее по формулам это значение преобразуем для нашего фундамента.

Чтобы вычислить данное значение воспользуемся следующими таблицами.

Данные таблицы из СП 22.13330.2016 (Приложение Б) поэтому если у вас тип грунта отличающихся от грунтов нашего примера, то смотрим там.

Пески Значения R0, кПа, в зависимости от плотности сложения песков
плотные средней плотности
Крупные 600 500
Средней крупности 500 400
Мелкие:    
маловлажные 400 300
влажные и насыщенные водой 300 200
Пылеватые:    
маловлажные 300 250
влажные 200 150
насыщенные водой 150 100
Глинистые грунты Коэффициент пористости е Значения R0, кПа, при показателе текучести грунта
    IL = 0 IL = 1
Супеси 0,5 300 200
  0,7 250 150
Суглинки 0,5 350 250
0,7 250 180
  1.0 200 100
Глины 0,5 600 400
  0,6 500 300
  0,8 300 200
  1,1 250 100

Например, у нас суглинок. Но он имеет разные коэффициенты пористости и показатели текучести. Показатель текучести можно определить по влажности грунта, если грунт влажный, то IL  =1, если сухой то IL  =0. С коэффициентом пористости будет сложнее, так как данный коэффициент означает отношения объема пор к объему твердых частиц, и как вы поняли точно определить его можно только лабораторным методом, мы же будем определять его с долей погрешности. Пористость грунта образуется благодаря замерзанию частичек воды, вода замерзает и расширяется, а затем тает образуя при этом пустоты. Таким образом чем глубже залегает грунт тем ниже пористость. Мы же закладываем фундамент ниже глубины промерзания, поэтому коэффициент пористости у нас будет минимальный.

Как рассчитать фундамент

В итоге у нас суглинок с коэффициентом пористости 0,5. Допустим он у нас влажный, значит  IL  =1. Тогда R0 = 250 кПА 

расчетное сопротивление грунта основания R, кПа будем вычислять по следующим формулам

при глубине заложения ≤ 2 м

R = R0[1 + k1(b – b0)/b0](d + d0)/2d0; (Б.1)

при глубине заложения  > 2 м

R = R0[1 + k1(b – b0)/b0](d + d0)/2d0; (Б.2)

где b и d – соответственно ширина и глубина заложения проектируемого фундамента, м;

b0 = 1 м, d0 = 2 м

γ’II – расчетное значение удельного веса грунта, расположенного выше подошвы фундамента, кН/м3;

26,6 кН/м3 (2660 кг/м3) – песок

27,40 кН/м3– глина

27,00 кН/м3– супесь

27,10 кН/м3– суглинок

k1 – коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, кроме пылеватых песков, k1 = 0,125, пылеватыми песками, супесями, суглинками и глинами – k1 = 0,05;

k2 – коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами – k2 = 0,25, супесями и суглинками – k2 = 0,2 и глинами – k2 = 0,15.

Наш грунт имеет глубину заложения 1,9м. Следовательно будем пользоваться первой формулой

Подставив все значения в формулу получаем расчетное сопротивление равное 235,22 кПа

R = 250[1 + 0,05*(0,3 – 1)/1]*(1,9 + 2)/2*2=235,22 кПА

Условие устройства фундамента

После того как разобрались с расчетным сопротивлением, осталось выяснить не превышает ли его давление под подошвой фундамента.

Для этого итоговое расчетное значение нагрузки мы делим на площадь нашего фундамента и получаем нагрузку на основание нашего фундамента в размере 226 кПА

P=(378,55/55,75*0,3)*10=226 кПА

235,22 > 226 Сравнив наши значение выясняем что Расчетное сопротивление больше чем давление под подошвой фундамента следовательно фундамент можно устраивать

Видео о том, как рассчитать фундамент

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *