Расчет несущей способности ленточного фундамента. Как определяется несущая способность фундаментов

Расчет несущей способности ленточного фундамента. Как определяется несущая способность фундаментов

Несущая способность фундамента - показатель, свидетельствующий о нагрузках, которые сможет выдерживать основание дома в конкретных грунтовых условиях.

Важно : данный параметр невозможно определить в отрыве от характеристик почвы на строительной площадке и проектных нагрузок, передающихся на фундамент в процессе эксплуатации, поэтому любые расчеты должны начинаться с сбора вышеуказанных величин.

Определение свойств почвы требует проведения геодезического исследования грунтов на строительной площадке, в процессе которого анализируются следующие характеристики:

• Тип грунта;
• Насыщенность почвы влагой и химический состав грунтовых вод;
• Уровень промерзания грунта ;
• Коэффициент пористости и плотность породы.

Исходя из данных величин, определяемых вследствие лабораторного анализа взятых на участке проб почвы, выявляется сила сопротивления грунта - величина нагрузки, которую сможет выдерживать 1 см²почвы.Существуют нормативные таблицы сопротивления разных видов грунта, однако проведение геодезических изысканий на объекте крайне желательно, поскольку один и тот самый вид почвы, обладающий разной влажностью и плотностью, будет иметь отличающиеся характеристики сопротивления.

Рис 1.3 : Сопротивление распространенных в центральной части России типов грунта

Следующим этапом расчет является сбор нагрузок, которые фундамент будет испытывать в процессе эксплуатации. Данные нагрузки состоят из следующих факторов:

• Масса здания ;
• Нагрузки от снегового покрова;
• Нагрузки от давления ветра;
• Полезные эксплуатационные нагрузки.

Чтобы рассчитать массу здания необходимо определить вес составляющих его конструкции - стен, кровли и перекрытий. Сделать это можно умножив габаритные характеристики здания на удельный вес одного м²стройматериалов.

Рис. 1.4 : Удельный вес конструкционных частей здания

Атмосферные нагрузки добавляются к рассчитанной массе здания. Нормативные снеговые нагрузки на 1 м²горизонтальной плоскости здания указаны в действующих строительных нормативах.

Рис. 1.5 : Снеговые нагрузки в разных регионах России

Для определения ветровых нагрузок нормативное давление ветра необходимо умножить на площадь одной стороны здания (высота от нулевого уровня до конька крыши).

Рис. 1.6 : Ветровые нагрузки на здания и сооружения

К сумме полученных результатов необходимо добавить полезные нагрузки, величина которых для жилых зданий составляет 100 кг на м²половых и междуэтажных перекрытий.

Важно : в результате данных расчетов вы получаете совокупные нагрузки, которые будет переносить фундамент в процессе эксплуатации, что позволяет определить требуемую несущую способность основания.

Несущая способность фундамента. Ленточный фундамент

Весь процесс проектирования фундаментов строится на математических расчётах, и только после изучения свойств почвы на отведённом под строительство участке. В наибольшей степени это касается ленточных фундаментов, так как пространственно они самые неустойчивые, и могут не только прогибаться, но и сдвигаться в подошве и даже опрокидываться.

Неблагодарное это дело, голословно советовать, где такой фундамент можно поставить, а где нельзя. Такой выбор, без точной оценки обстановки и расчёта, всё равно что лотерея – а в ней, как известно, везёт немногим.

• Тем не менее, в частном домостроении чаще применяют именно ленточный фундамент, так как порой для его заливки даже не нужно ставить опалубку. При правильном определении ширины, глубины и конфигурации сечения ленты, она обладает отменной несущей способностью, что очень важно для зданий, строящихся из тяжёлых каменных материалов. Ячеистый бетон хоть и не очень тяжёлый, но во избежание трещинообразования, для него важно наличие прочного и статичного основания.
• Фундаментные ленты могут возводиться из сборного бетона и железобетона (блоки ФБС и УДБ) и кладочных материалов (постелистый бутовый камень и полнотелый глиняный кирпич). Но самым надёжным материалом является бетонный монолит – с наполнением из бутового камня или арматурным пространственным каркасом. Наиболее популярен последний вариант, так как бутовый камень далеко не в каждом регионе доступен по цене.

  Монолитные фундаментные ленты в возведении более трудоёмки, чем сборные, но под газоблочные дома они подходят лучше, так как обладают наибольшей жёсткостью. Особенно это касается домов с подвалом или цокольным этажом: монолит герметичен и позволяет создать наиболее надёжный гидроизоляционный барьер. Благодаря отсутствию стыков, которые нужно было бы заделывать, такие ленты получаются даже более экономичными.

• При больших нагрузках и нестабильных грунтах, ленточные основания выполняются не просто как прямоугольная стена в грунте, а могут иметь уширение как в подошве, так и в цокольной части. Широкая бетонная подушка в основании нужна для увеличения площади опоры. В цокольной части расширение выполняется для того, чтобы хватило места для опоры стен дома с утеплителем и отделкой, и при этом не пришлось увеличивать ширину ленты по всей высоте.
• Уширение в подошве может придавать сечению ленты форму тавра или трапеции, и оно тоже должно быть точно рассчитанным. Вылет подошвы относительно вертикальных частей ленты делается не больше 200 мм - чтобы не провоцировать возникновение напряжений в результате растяжения.
• При наличии подвала применяется обычно Т-образная форма ленты, горизонтальная часть которой находится под нижней границей пола. Высота опорной пяты составляет порядка 300 мм, расстояние от её подошвы до нижней плоскости пола по грунту заполняется утрамбованным песком.
• Нормальным заложением любого фундамента считается вариант, когда подошва опущена ниже границ промерзания грунта. В России даже в средней полосе отметки УПГ варьируются в пределах 1,1-1,5 м, что во многом зависит ещё и от типа грунта. Лента такой высоты быть экономичной никак не может, потому что объём бетонирования получается большой, да к тому же приходится ещё и думать про черновые полы.
• Такой вариант целесообразен только при строительстве дома с подвалом - без него все стараются строить ленты малого заложения. Сделать это можно, однако тут тоже нужен точный расчет нагрузки дома на фундамент. Под газобетонные стены такой вариант может подойти, но скорее всего, тоже потребует уширения в подошве. Т-образную ленту невозможно залить безопалубочным способом, так как траншею придётся делать не по ширине стенки ленты, а по ширине её нижней опоры.

Расчет ленточного фундамента под кирпичный дом. Высота грунтовых вод

От этого показателя почв зависят глубины заложения подошвы несущего основания. Высокий уровень грунтовых вод означает, что почвы на участке с большой долей вероятности подвержены морозному пучению, поэтому возводить ленточный фундамент под кирпичный дом в таком месте не рекомендуется. Наилучший выход в этом случае – соорудить свайное основание или монолитную «плавающую» плиту. Правда, подобные варианты чаще всего используются для небольших лёгких построек.

Для двухэтажного дома из кирпича свайное или плитное фундаментное основание придётся значительно усиливать из-за большой массивности здания. Другой вариант – обустроить на участке эффективную водоотводно-дренажную систему и заложить фундамент-ленту.

Глубина ленточного фундамента в этом случае должна быть ниже уровня промерзания почвы, чтобы силы пучения не разрушили его. Такой вариант отлично подходит для южных регионов, где показатель промерзания грунта не превышает 0,5 – 0,7 м. В северных же районах, где глубины промерзания могут достигать 1,5 и более метров, устройство основания-ленты глубокого заложения может стать экономически невыгодным, так как существенно увеличит общую сметную стоимость постройки.

Также при сооружении ленточного фундаментного основания при высоком уровне подпочвенных вод следует учитывать расходы на качественную многослойную гидроизоляцию стен и полов подвального помещения. Без этого грунтовая влага будет проникать внутрь подвала через малейшие трещины и поры в бетонных стенах, что вызовет развитие грибка и плесени. Вода, попавшая в поры бетона, при замерзании будет расширять их, формируя трещины.

У многих частных застройщиков возникает вопрос: «Какая должна быть глубина фундамента для двухэтажного дома?». От этого зависит прочность всей постройки, а если учесть её немалые габариты и вес, то подходить к устройству подобного несущего основания следует очень ответственно, учитывая все нюансы. В таблице показана рекомендуемая глубина фундамента для кирпичного двухэтажного дома на почвах с разным уровнем грунтовых вод.

Источник: https://armatury-pod-lentochnyj-fundament.aystroika.info/novosti/primer-rascheta-lentochnogo-fundamenta-raschet-massy-i-razmerov-doma

Расчет ленточного фундамента по нагрузке. Расчет постоянных нагрузок

Чтобы сделать расчет фундамента по нагрузке, нужно в первую очередь вычислить вес здания. Для этого требуется знать объемы используемых для строительства материалов и их удельный вес. Эти данные можно найти в СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника» и различных строительных справочниках. Ими пользуются проектировщики, собирая нагрузки по всем составляющим элементам конструкции. Например, чтобы вычислить вес деревянного перекрытия, нужно сложить вес балок, верхнего и нижнего настила, утеплителя, напольного покрытия, отделки потолка.

Для упрощения расчетов можно пользоваться усредненными значениями для различных конструкций в целом.

Таблица для определения удельного веса строительных конструкций Источник laminatepol.ru

В расчет веса дома полученные значения вводятся не в «чистом» виде, а после умножения на коэффициент надежности по нагрузке. Его берут из СП (свод правил) 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия».

Таблица для определения нужного коэффициента Источник storage.googleapis.com

Расчет временных нагрузок

Далее переходят к расчету временных нагрузок, основную часть которых составляют нагрузки на перекрытия от мебели, техники, предметов быта и интерьера, людей, животных. Определить их с достаточной точностью невозможно, поэтому применяют нормативные значения из того же Свода правил. Их можно найти в таблице 8.3, где сказано, что нормативная равномерно распределенная нагрузка на межэтажные перекрытия принимается равной 150 кг/м². Её нужно умножить на площадь перекрытия, чтобы получить полную нагрузку на него.

Чтобы рассчитать вес дома с достаточным запасом надежности, необходимо учесть и временные нагрузки на чердачные перекрытия, так как на них могут храниться различные материалы и находиться люди, занимающиеся ремонтом они равны 70 кг/м².

Как рассчитать арматуру для ленточных, свайных и плитных фундаментов частных домов

Далее идут климатические нагрузки – снеговые и ветровые. Снеговые зависят от региона строительства, так как толщина снегового покрова в разных областях сильно отличается. В приложениях к СП 20.13330.2011 есть карта районирования территорий РФ по весу снегового покрова. Всего таких районов 8, и если для первой категории вес снега на 1 кв.м. составляет всего 80 кг, то для восьмой уже 560 кг.

При определении этой нагрузки большое значение имеет и конструктив крыши, её площадь и уклон.

Как в ручной расчет, так и в калькулятор веса дома часто не вводится ветровая нагрузка: для тяжелых капитальных зданий она несущественна и даже может иметь отрицательное значение. Но для легких сооружений с большой парусностью (заборы, беседки) ветровая нагрузка очень важна, так как создает горизонтальное и выдергивающее воздействие.

Пример расчета

Попробуем рассчитать нагрузку на фундамент для одноэтажного бревенчатого дома размером 8х10 м с двухскатной кровлей из профнастила и мансардой. Для упрощения вычислений вес дверей и оконных блоков включим в вес стен.

Для такого дома расчет можно сделать самостоятельно Источник srub-vozhega.ru

Вес стен

Для расчета вычисляем периметр всех несущих бревенчатых стен.

• Периметр дома (8 + 10) х 2 = 36 м.
• Длина двух перегородок 16 м.
• Всего 52 м.

При высоте стен 3 м их площадь будет равна 52 х 3 = 156 м².

Фронтоны тоже бревенчатые, их тоже включаем в стены. Площадь двух фронтонов равна:

2 × (8 × 3) : 2 = 24 м².

Общая площадь стен и фронтонов составляет 180 м², а их объем при толщине бревна 0,25 м равен 45 м³.

Находим в таблице удельный вес одного кубометра бревенчатых стен и получаем их вес:

45 × 600 = 27000 кг = 27 т.

Вес крыши

Нагрузка на грунт, передаваемая фундаментом, включает в себя и вес кровельной конструкции. Удельный вес кровли из профнастила с деревянной стропильной системой равен 30 кг/м². Находим площадь каждого ската крыши:

5 × 10 = 50 м².

Длину ската находим по известной формуле Источник sazhaemvsadu.ru

Итого по двум скатам 100 м².

Сечение ленточного фундамента. Особенности конструкции

Ленточный фундамент – это замкнутый контур из железобетонных балок, заложенный по периметру здания и под несущими стенами, и передающий нагрузку здания подлежащему грунту. На нем строят как легкие садовые домики и каркасные дома, так и тяжелые монолитные «замки» и каменные коттеджи: несущая способность зависит от ширины и высоты ленты. На прочных грунтах на ленточном фундаменте строят даже многоквартирные дома в двенадцать этажей. Также именно этот тип фундамента используют для домов с цокольными этажами и подвалами – лента рассматривается, как стена подвала.

Для такой конструкции годятся почти все типы грунтов, кроме неустойчивых торфянистых – поэтому на слабонесущих и обводненных землях Ленинградской области дома ставят сложных и дорогих фундаментах, а в Москве такие конструкции будут лишней тратой денег.

Ленточный фундамент обычно устраивают на подушке из песка средней фракции с виброуплотнением через каждый 100 мм. Глубина конструкции рассчитывается с учетом особенностей участка:

• наличие или отсутствие подвальных помещений;
• глубина залегания грунта;
• вес и другие характеристики здания.

al185 Модератор FORUMHOUSE

Фундамент следует строить не по хотелкам и фанатично красивым идеям, а по расчету. Фундамент в ИЖС рассчитывается на расчетное сопротивление грунта основания и под нагрузки объекта, с обязательным учетом возможных неблагоприятных факторов: гидрогеологических, сил морозного пучения, неоднородности основания, просадочных и набухающих грунтов.

Все деформированные дома с перекошенными проемами построены на неправильном фундаменте, рассчитанном и построенном без учета особенностей грунта, уровня грунтовых вод, веса дома и т.п.

В зависимости от особенностей конструкции и глубины заложения выделяют несколько видов ленточных фундаментов.

По конструкции:

Тип	Особенности конструкции
Монолитный	Цельная отливка из железобетона с высокими показателями прочностями и максимальной несущей способностью. Ее заливают за один прием. Арматура должна быть качественной, соответствующего сечения – это дает устойчивость к изгибающим нагрузкам.
Сборный	Состоит из заводских фундаментных блоков (ФБС). Несколько проигрывает монолитной ленте по эксплуатационным свойствам, часто применяется в малоэтажном строительстве. Для повышения устойчивости и долговечности таких ленточных фундаментов делают песчаную подушку, на нее устраивают специализированные железобетонные подошвы ФЛ, а уже поверх них на цементно-песчаный раствор кладут ФБС. Сверху эту конструкцию может завершать армопояс – для прочности и равномерного распределения нагрузок.

По глубине залегания

Тип	На каких грунтах используется
Незаглубленный	Только на скалах и стопроцентно неподвижных грунтах, поэтому делают его крайне редко и не для домов, а для хозяйственных строений. Такой ленточный фундамент делают только монолитным.
Мелкозаглубленный	На прочных грунтах, которые не подвержены морозному пучению. Закладывают на глубину меньше уровня промерзания грунта.
Полнозаглубленный.	Подходит почти для всех грунтов и гидрогеологических условий, заглубляется ниже расчетной глубины промерзания (но не на твердых глинах и песчаных грунтах с низким УГВ). Выполняется в траншеях и котлованах с обратной засыпкой.

Такое количество разновидностей ленточного фундамента, как молнолитного, так и из блоков позволяет сделать правильный выбор для условий конкретного участка и получить хороший результат. У ленточного фундамента один большой недостаток (не считая обилия земляных работ и времени, которое уйдет на созревание бетона после заливки) – он может получиться дорогим, поэтому, если речь идет о легких постройках, лучше не выбрать другой вариант. Но все же ленточный фундамент имеет очевидные преимущества, это:

• долгий срок службы;
• высокая несущая способность;
• нагрузки дома равномерно распределены на грунтовое основание;
• технология строительства довольно проста.

Заливка прямо в землю, или так называемый «кубанский вариант» ленточного фундамента является нарушением технологии, на FORUMHOUSE от этого предостерегают.

RNikonov Участник FORUMHOUSE

Устройство ленточного фундамента с заливкой «в землю» считаю недопустимым. Сделать ленту «в землю» качественно почти невозможно.

Расчет оснований по несущей способности. Используемые приборы

Если принято решение возводить строение на основании, которое было в эксплуатации уже несколько лет, тогда в обязательном порядке производятся действия по определению несущей его способности. Для этой цели требуется специальное оборудование, например, как на фото ниже:

Рис. 1.1 : прибор ОНИКС-ОС используется для произведения измерений на прочность бетона, способом отрыва со скалыванием.

На первом этапе происходит обследование фундамента здания. Вся работа имеет такую последовательность:

• Специалисты нашей компании изучают проектную документацию на фундамент.
• Производится анализ грунта на стройплощадке.
• Осматриваются поверхностные элементы основания.
• Инструментальное исследование основания.
• Происходит сбор всех предполагаемых нагрузок на фундамент, например, снег, ветер, масса всего строения и прочее.
• Отталкиваясь от предполагаемых нагрузок, происходит сопоставление с силой сопротивления грунта.

В конце специалисты определяют несущую способность. Возможно, будет принято решение об усилении существующего фундамента.

Совет эксперта! Выполняя анализ линейного основания, обязательная процедура – вскрытие основания, который контактирует с грунтом. Также по периметру необходимо сделать выемки, которые предоставляют возможность добраться к опорной подошве. Когда речь идет о работе с основанием свайного типа у оголовка и ростверка свай мы удаляем грунт.

Пример расчета несущей способности грунта. Распределение нагрузок на грунт от фундамента

«Иметь твердую почву под ногами» – это не фигура речи для строителей. Это основа всей системы закладки фундамента. Твердая, казалось бы, земля под ногами уступает силам, которые давят на нее при постройке даже небольшого и легкого на вид здания. В течение одного сезона построенный дом может заметно осесть, если фундамент под ним выполнен неправильно.

Расчет предельного давления на грунт для устойчивости дома зависит от многих факторов:

• Вес здания
• Площадь основания дома, давящего на землю
• Свойства грунта
• Глубина промерзания
• Глубина залегания подземных вод

Кроме изменений в толще грунта, связанных с давлением на него основания дома, сам грунт подвержен внутренним силам, приводящим в движения почвенные пласты – их называют пучинистостью грунта.

Самую большую нагрузку на грунт оказывает вес дома. Он распределяется на каждую точку грунта в зависимости от площади соприкосновения основания дома с грунтом. Чем больше площадь, тем меньше удельное давление на грунт. Это мы хорошо знаем из опыта.

Площадку, оказывающую давление на грунт, называют подошвой фундамента. Чем она больше, тем ниже давление на грунт при одном и том же весе дома.

Способность сопротивляться нагрузкам называют несущей способностью грунта.

Соответственно, определены два пути уменьшения общего давления, оказывающего основанием здания на грунт – увеличение площади давления или увеличение точек соприкосновения основания с грунтом. Площадь соприкосновения определяется типом фундамента – монолитной плиты, ленты по периметру дома или отдельных столбов.

Сопротивление грунта нагрузкам для разных видов фундамента. а — плитный, б — ленточный, в — свайный

Слой почвы, на которую давит фундамент, называют несущим слоем. Давление, оказываемое на верхний несущий слой, передается и на пласты, лежащие ниже. Поэтому необходимо учитывать их структуру и несущую способность.

В связи с тем, что зимой земля промерзает, а летом – оттаивает, это тоже учитывается в расчете несущей способности грунта.