Целью расчета является выбор типа фундамента и его размеров. Задачи, решаемые для этого, заключаются в: оценке нагрузок от конструкции будущего сооружения, действующие на единицу площади грунта; сравнении полученных результатов с несущими способностями пласта на глубине заложения.
Правила расчета
- Регион (климатические условия, сейсмоопасность).
- Сведения о типе почвы, уровне подземных вод на площадке застройки (предпочтительно такую информацию получить по результатам геологических изысканий, но при предварительной оценке можно воспользоваться данными по соседним участкам).
- Предполагаемая планировка будущего здания, количество этажей, тип кровли.
- Какие стройматериалы будут использованы для сооружения.
Окончательный расчет фундамента может быть выполнен только после проектирования и желательно, если это сделает специализированная организация. Однако предварительную оценку возможно провести самостоятельно с целью определения подходящего места, количества требуемых материалов и объёма работ. Это позволит повысить долговечность (не допустить деформаций основания и конструкций здания) и уменьшить расходы. Достаточно просто и удобно задача решается с применением онлайн-калькуляторов, получивших распространение в последнее время.
Нагрузки бывают:
- Статические.
- Динамические.
К первым относят общий вес самого строения. Он складывается из массы стен, основы, кровли, перекрытий, утеплителя, окон и дверей, мебели, бытовой техники, канализации, отопления, водопровода, отделки, жильцов. Второй вид носит временный характер. Это выпавший снег, сильный ветер, сейсмические воздействия.
Общая последовательность расчета
- Определение веса здания, ветровых и снеговых давлений.
- Оценка несущей способности почвы.
- Вычисление массы основания.
- Сравнение суммарной нагрузки от массы сооружения и его фундамента, воздействия снега и ветра с расчетным сопротивлением земли.
- Корректировка размеров (при необходимости).
1. Вес дома.
Массу строения рассчитывают по его площади (Sd). Для вычислений используется средний удельный вес кровли, стен и перекрытий в зависимости от применяемых материалов из справочных таблиц.
Удельный вес 1 м2 стен:
| Бревно ø14-18см | 100 |
| Керамзитобетон толщиной 35 см | 500 |
| Полнотелый кирпич шириной 250 мм | 500 |
| То же 510 мм | 1000 |
| Опилкобетон толщиной 350 мм | 400 |
| Деревянный каркас 150 мм с утеплителем | 50 |
| Пустотелый кирпич шириной 380 мм | 600 |
| То же 510 мм | 750 |
Удельный вес 1 м2 перекрытий:
| Плиты железобетонные пустотные | 350 |
| Цокольное по деревянным балкам с утеплителем плотностью до 500 кг/м3 | 300 |
| То же 200 кг/м3 | 150 |
| Чердачное по деревянным балкам с утеплителем плотностью до 500 кг/м3 | 200 |
| Железобетонное | 500 |
Удельный вес 1 м2 кровли:
| Листовая сталь | 30 |
| Шифер | 50 |
| Черепица | 80 |
Массу здания вычисляют как сумму сомножителей площади сооружения на удельные веса кровли, стен и перекрытий. К полученному весу постройки необходимо добавить полезные нагрузки (мебель, люди), которые ориентировочно рекомендуют принимать для жилых помещений из расчета 100 кг массы на 1 м2.
2. Ветровая нагрузка на фундамент.
Находится по формуле:
W=W0∙k, где W0=24-120 кг/м2 – нормативное значение давления ветра (по таблицам в зависимости от региона России).
При определении величины коэффициента k учитывают тип местности:
- А – ровные участки.
- Б – имеются препятствия 10 м высотой.
- С – районы городской застройки высотой >25 м.
Коэффициент изменения давления по высоте (k)
| Высота дома, м | А | Б | С |
| до 5 | 0,75 | 0,5 | 0,4 |
| 10 | 1,0 | 0,65 | 0,4 |
| 20 | 1,25 | 0,85 | 0,5 |
Для высотных зданий (башни, мачты) расчет выполняют с учетом пульсаций ветра.
3. Снеговое давление на фундамент.
Определяется как произведение площади кровли на коэффициент её уклона и на вес одного квадратного метра снежного покрова, величина которого зависит от региона.
Нормативная нагрузка от снегового покрова для России, кг/м2:
| Юг | 50 |
| Север | 190 |
| Средняя полоса | 100 |
Коэффициент влияния наклона крыши:
| 0-20° | 1,0 |
| 20-30° | 0,8 |
| 30-40° | 0,6 |
| 40-50° | 0,4 |
| 50-60° | 0,2 |
Чтобы определить, какая нагрузка приходится на фундамент, надо просуммировать статические и временные воздействия и умножить полученный результат на коэффициент запаса (1,5). Подобные расчеты легко выполняются с помощью калькуляторов, содержащих базы необходимых данных.
4. Несущая способность грунта.
При разработке проекта обязательной процедурой является проведение геологических изысканий в месте строительства. По итогам этих работ определяют тип почвы, а по ней и несущую способность пласта на глубине заложения основания. Последняя зависит ещё от уровней промерзания (df) и залегания грунтовых вод (dw).
Заглубление в землю подошвы:
| Тип грунта | dw> df + 2 м | dw< df + 2 м |
| Пески крупные, гравелистые | Не зависит от глубины промерзания | |
| Пески мелкие, супеси | ≥df | Не зависит от глубины промерзания |
| Суглинки, глины | То же | ≥0,5df |
Уровень сезонного промерзания около фундамента можно взять по карте местности в районе застройки. Для сейсмоопасных регионов основание дополнительно заглубляют на 10%. Зная тип почвы, можно ориентировочно определить его несущую способность.
Расчётное сопротивление некоторых грунтов, R0:
| Тип почвы | Супесь | Плотная глина | Суглинок | Песок крупный | Мелкий песок | Пылеватая водонасыщенная |
| R0, кгс/см2 | 2-3 | 3-4 | 2-3 | 5-6 | 3 | 1 |
5. Нагрузка для ленточного фундамента.
Расчет начинают с вычисления его массы:
Мфл= Sфл∙L∙ρ, где Sфл – площадь несущих стен, L – глубина заложения, ρ – плотность его материала.
Значения плотности ρ, кг/м3:
| Железобетон | 2500 |
| Бутовый камень | 1600 |
| Бетон | 2300 |
Определяют сумму всех нагрузок на грунт:
Рфл=Мд+Мфл+Рвн+Рсн, где Мд – вес дома, Мфл – масса ленточного фундамента, Рвн и Рсн – давления ветра и снега.
Вычисляют напряжение на грунт и сравнивают с его несущей способностью: Рфл/ Sфл < R0. Если указанное условие выполняется, считается, что основание выдерживает нагрузку и корректировка его размеров не требуется. В противном случае увеличивают ширину ленты.
Нагрузка для столбчатого и свайного фундаментов
При расчете предполагается, что нагрузки между сваями распределяются равномерно. Вычисляют вес всех опор: Мсф = Sc∙L∙n∙ρ, где Sc – площадь поперечного сечения одной сваи, L – высота столба (длина сваи), n – количество, ρ – плотность материала.
Определяют сумму всех нагрузок на почву: Рфс=Мд+Мсф+Рвн+Рсн, где Мд – вес дома, Мсф – масса всех опор, Рвн и Рсн – ветровые и снеговые давления. Вычисляют напряжение на грунт и сравнивают с его несущей способностью: Рфс/( Sс∙ n )< R0.
Если указанное условие выполняется, считается, что корректировка не требуется. В противном случае увеличивают диаметр или число свай.
В последнее время задача существенно упростилась в связи с появлением калькуляторов. Человеку остаётся лишь загрузить правильные сведения о своём доме и о материалах, из которых его собираются строить.
