Максимальная нагрузка на грунт фундамента

Максимальная нагрузка на грунт фундамента — это предельное значение нагрузки, которое грунт может выдержать без разрушения. Определение этого параметра критически важно для проектирования зданий, так как чрезмерная нагрузка может привести к осадке или разрушению фундамента. Для расчета максимальной нагрузки учитываются характеристики грунта, такие как его прочность и плотность, а также тип и конструкция самого фундамента.

При проектировании следует проводить геологические исследования, чтобы точно оценить несущую способность грунта и выбрать соответствующий тип фундамента. Если зафиксированные параметры грунта не подходят для предполагаемой нагрузки, может потребоваться усиление фундамента или применение специальных технологий, таких как ведение свай или использование плитных фундаментов.

Расчет фундамента. Оценка сжимаемости грунта. Доступно о сложном

Сегодня я хотел бы показать пример простых математических расчетов, которые очень могли бы пригодиться вам не только для расчета фундамента своего дома или сарая, но, также и для занимательного и веселого времяпровождения, особенно, если вы любите занимать свой пытливый и беспокойный ум расчетами в уме или на калькуляторе. Метод расчета фундамента, который приведен в этой статье, доступен абсолютно каждому.

Как и всегда, голые расчеты ничего не стоят без кропотливой и аккуратной проработки предметной области. Поэтому и в этой статье я не хотел бы эту предметную область обойти стороной. Кроме того, именно для анализа предметной области я и пишу эту статью. Собственно расчет фундаментов идет в качестве довеска к предметной области, как первый поцелуй двух школьников к двухчасовой прогулке на морозе.

Предварительные соображения (проработка предметной области)

Первое, что хотелось бы заметить, так это то, что я, на собственном дворе хожу по земле, и эта земля у меня под ногами не проваливается. Надеюсь, что и у вас такая же ситуация. Причем, если ситуация другая, что вполне может быть, то ничего страшного! Нужно просто будет приводимые расчеты скорректировать. Дальше, я думаю, будет понятно, как именно.

Но я лично не проваливаюсь. От этого и будем отталкиваться.

Поскольку я на собственной земле стою и даже следов не оставляю, то из этого факта сразу следует вывод, что нагрузка, которую я оказываю на почву не достаточно велика для того, чтобы та деформировалась. Похоже, этот факт говорит о том, что почва у меня под ногами достаточно трудносжимаема для той нагрузки, которую я на нее оказываю.

Заметьте

Прозвучал очень важный термин, который используется при расчетах фундамента. Это термин "степень трудносжимаемости почвы".

А какую я оказываю нагрузку на почву? Сейчас посчитаем

Нагрузка на почву, оказываемая обычным человеком

Для подсчета нагрузки нам надо посчитать площадь наших стоп. Причем не по ноге, а по обуви. Площадь прямоугольника считается умножением его длины на ширину. Но ноги у нас, как правило, не имеют форму прямоугольника. Нам придется это учитывать, особенно потому, что мы поставили себе цель не загружаться теорией, а провести расчет просто, весело и занимательно.

Так вот я беру свой ботинок и линейкой очень приблизительно (округляю в меньшую сторону) меряю длину и ширину, как если бы это был прямоугольник. У меня получилось длина 28 см , ширина 10 см . Это по минимуму.

Площадь прямоугольника получилась 28*10 = 280 см 2 или 0,028 м 2 . При переводе мы помним, что в одном метре 100 сантиметров, а в одном квадратном метре — 10 000 (Десять тысяч) квадратных сантиметров. На сколько реальная площадь стопы меньше площади этого прямоугольника? На глаз не очень на много. Ну, скажем, на 20% . Ноги у нас две, и того получается общая площадь моей опоры на землю равна 280*2/20% = 448 см 2 или 0,045 м 2 . Мой вес составляет 75 кг (и мне было не просто его достичь). Таким образом, нагрузка, которую я оказываю на почву, равна 75/448 = 0,167 кг на см 2 .

А какую нагрузку на почву оказывают другие знакомые нам предметы?

Со мной все понятно. Я давлю на каждый см 2 почвы весом в 167 грамм , и это совсем не много. Это позволяет мне не оставлять на почве глубоких следов. А вот мой автомобиль тоже не проваливается и тоже стоит во дворе и не оставляет на земле следов. Какую же он оказывает нагрузку на грунт? У автомобиля 4 точки опоры, площадь которых подсчитать очень сложно.

Как вы понимаете, опорой для автомобиля выступают так называемые "пятна контакта" резиновых колес с почвой. Как подсчитать площадь этих пятен — я даже не представляю. Но приблизительно можно попробовать. Ширина колеса 205 мм . Я вот сейчас перекрещусь и буду считать, что пятно каждого колеса составляет прямоугольник 210 на 100 мм . Интересно, на сколько я ошибся?

К тому же пятна передних колес, наверное, больше по площади пятен задних колес. Вес автомобиля 1200 кг . Считаем.

Площадь одного пятна (в см): 21*10 = 210 см 2
Площадь четырех пятен: 210*4 = 840 см 2
Нагрузка автомобиля на почву: 1200/840 = 1.42 кг/см 2

Вывод

Автомобиль давит на почву существенно сильнее, чем человек. Почти в 9 раз. Если автомобиль наедет вам на ногу одним колесом, то вам будет больно. Но, думаю не смертельно. Может быть даже костей не сломает, если это будет заднее колесо. Но не думаю, что стоит пробовать.

Сказать по правде, у меня на дворе за 10 лет образовалась довольно глубокая колея от ворот гаража до ворот участка. Теперь понятно почему.

Переходим к расчету фундамента

Напомню, что все предыдущие и весьма занимательные вещи мы считали для одной только цели — рассчитать фундамент здания по той нагрузке, которую он будет оказывать на почву. Вопрос об определении степени трудносжимаемости грунта мы пока оставим в покое. Надо же понять сначала, с какой нагрузкой мы дело имеем.

Считать площадь опоры фундамента — одно удовольствие. Там все прямо и перпендикулярно. Считать вес дома — тоже особого труда не представляет. В любом случае можно прикинуть вес, а потом пару тонн добавить. На погрешности, на мебель и на себя любимых.

Для простоты расчетов возьмем простой прямоугольный дом 10Х10 метров. Причем домик наш будет стоять на фундаменте из бетонных блоков. Толщина фундамента 30 см . Высота фундамента вместе с цоколем составляет 1,5 метра . Стены нашего дома выложены из пенобетона плотностью 600 килограмм в кубе . Толщина стен 20 см Коробка высотой 6 метров . Не забудем про фасады из тех же блоков — два треугольника высотой 4 метра . Стропилы и крыша из ондулина. На всякую сопутку типа балок для пола, половых досок и всего такого добавим полторы тонны . Это 2 куба дерева . Ну и как обещал, еще пару тонн на все про все. Кстати, домик не маленький получается.

Вес будущего дома

Собственно фундамент

Площадь основания (см 2 ): (1000*4)*30 = 120 000 см 2 (Сто двадцать тысяч)
Площадь основания (м 2 ): (10*4)*0,3 = 12 м 2
Объем (м 3 ): 12*1,5 = 18 м 3
Плотность бетонных фундаментных блоков: 2200 кг/м 3 (это тяжелые блоки)
Вес фундамента: 18*2200 = 39 600 кг

Стены (коробка)

Площадь основания (см 2 ): (1000*4)*20 = 80 000 см 2 (Восемьдесят тысяч)
Площадь основания (м 2 ): (10*4)*0,2 = 8 м 2
Объем (м 3 ): 8*6 = 48 м 3
Плотность наших пенобетонных блоков: 600 кг/м 3
Вес коробки: 48*600 = 28 800 кг

Треугольники фасадов (2 штуки)

Нас интересует только их вес. Треугольники у нас равнобедренные сложим их так, чтобы получился параллелограмм с основанием 10 метров и высотой 4 метра

Площадь основания (см 2 ): 1000*20 = 20 000 см 2 (Двадцать тысяч)
Площадь основания (м 2 ): 10*0,2 = 2 м 2
Объем (м 3 ): 2*4 = 8 м 3
Плотность наших пенобетонных блоков: 600 кг/м 3
Вес обоих фасадов: 8*600 = 4 800 кг

Кровля

Площадь нашей кровли составляет примерно 130 м 2 . Я, когда считал, имел ввиду, что квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов (теорема Пифагора)Вес ондулина по моим источникам всего 3,3 кг на квадратный метр. Итого вес кровли составит 130*3,3 = 429 кг .

Итого вес дома составит: 39600 + 28800 + 4800+ 429 + 3500 = 77 129 кг (Семдесят семь тысяч сто двадцать девять) или 77 тонн .

Нагрузка дома на почву

А вот теперь самое интересное. Будем рассматривать различные варианты фундаментов

Дом на ленточном фундаменте

Наш дом на простейшем ленточном фундаменте: 77129/120000 = 0,64 кг/см . Всего в 4 раза больше, чем человек на почву. И значительно меньше, чем автомобиль.

Дом на фундаменте с подушкой

Наш дом на фундаменте с подушкой (ширина фундамента увеличивается с 30 до 40 см ) Будем считать, что вес дома не меняется. Тогда новая площадь основания составит: (1000*4)*40 = 160 000 см 2 и нагрузка уменьшится до 77129/160000 = 0,48 кг/см . Всего в 2,8 раза больше, чем человек на почву.

А какая ширина должна быть у нашего фундамента, чтобы наш дом оказывал давление на почву не больше, чем человек среднего веса? Надо составить уравнение. 77129/4000*X = 0,167 .Отсюда Х = 77129/0,167/4000 = 115 см . Напомню. Именно такова должна быть толщина основания фундамента нашего дома, чтобы он оказывал давление на почву не большее, чем человек.

Другими словами, если мы при этих условиях поставим наш дом на газоне, то дом даже не продавит дерн! Мы же не продавливаем, когда на газоне стоим?

ВНИМАНИЕ.

В последнем примере мы не учли добавку веса дополнительной подушки к весу дома. Подушка в метр и 15 см шириной уже будет весить довольно много. Если предположить, что толщина подушки 10 см , то площадь ее будет 4000*115 = 460 000 см 2 или 46 м 2 . Объем ее будет 46*0,1 = 4,6 м 3 . Вес составит 4,6 * 2200 = 10 120 кг . Это довольно существенная прибавка к весу дома. Так что для более точного расчета надо еще поиграть с числами и калькулятором.

Дом на фундаменте типа "плита"

А теперь давайте представим себе, что мы сделали не крутой, а очень крутой фундамент. Мы выкопали котлован, налили на его дне сплошную бетонную плиту, а на ней выстроили дом. Плита не толстая. Всего 10 см толщиной.

Пллощадь плиты: 1000*1000 = миллион квадратных сантиметров или 100 м 2 Объем: 100*0,1 = 10 м 3 и вес (бетон на щебне): 10*2200 = 22 000 кг . Это добавка к весу дома с фундамеитомНагрузка: 77129+22000/миллион = 0,1 кг/см 2 (Нагрузка на землю человека 0,167 кг/см 2 )

Дом на столбчатом фундаменте

И напоследок давайте посчитаем нагрузку того же дома на фундаменте столбчатом. Здесь нам надо пересчитать все, что касается фундамента. Будем считать, что от нашего полутораметрового фундамента остался только ростверк и цоколь. Итого 0,75 метра . Столбы будем использовать диаметром 30 см и длиной 2 м . Столбы будут заполнены бетоном и расположены на расстоянии метра друг от друга. Таким образом, у нас будет (чтобы не заморачиваться) 40 (+-1) столбов

Вес цоколя и ростверка: 19 800 кг Объем одного столба 0,14 м 3 . Вес 310 кг (округленно). Общий вес столбов 12 400 кг .Вес фундамента 32 200 кг , а был 39 600 кг .Вес дома стал 69 729 кг , а был 77 129 кг

Площадь одного столба 3,14*15*15 = 706,5 см 2 Площадь опоры: 706,5 * 40 = 28 260 см 2 , а было 120 000 см 2 (. )

Нагрузка на сантиметр: 69 729/28 260 = 2,46 кг/см 2 (. ), а было 0,64 кг/см 2 , то есть, почти в 4 раза больше.

Вот во столько же раз увеличится и риск трещин и просадок.

Выкинем ростверк с цоколем. Будем жить на столбах, как куры на насесте. тогда дом станет весить на 20 тонн меньше и общий вес дома получится 49 929 кг и нагрузка станет всего-то 1,76 кг/см 2 , что, положа руку на сердце, тоже довольно много.

Существеннейшие выводы по расчетам фундамента

А выводы просто возбуждающе ошеломляющие.

Если отвлечься от сезонного пучения грунта, например, построить дом из дерева, то, сделав не слишком уж широкий фундамент, можно действительно обойтись вообще без фундамента, ибо нагрузка дома на грунт вполне сравнима с нагрузкой, которую на грунт оказывает вполне стройный мужчина.
У нас все-таки и дом великоват (три этажа) и фундамент тяжеловат (мы могли бы с таким же успехом использовать и пустотные бетонные блоки). И все равно даже такой дом можно строить на мелкозаглубленном ленточном фундаменте. К слову, вес фундамента можно легко уменьшить в 2 раза . Я там все по максимуму считал.
Нет абсолютно никакого смысла в строительстве фундаментой плиты, ибо цена строительства не сравнима с полученным эффектом. Вполне можно обойтись тем, чтобы поставить первый слой бетонных блоков поперек и устроить тем самым фундаментную подушку. А в большинстве случаев можно и без этого вполне обойтись.
Столбчатые фундаменты надо использовать с большой, просто огромной осторожностью, что я и писал в статье про этот тип фундаментов. Теперь, по крайней мере, понятно, что имелось ввиду.

Как измерить, или хотя бы оценить степень сжимаемости грунта

Полагаю, надо сделать некий щуп с площадью основания сантиметров 10 на 20 ( 200 см 2 ) и нагрузить его хорошим весом. Скажем 200 кг . Тогда нагрузка на один сантиметр будет ровно 1 килограмм. После этого линеечкой, а лучше штангеном, конечно, померить, на сколько основание ушло в грунт. Из полученной величины можно сделать вывод о трудносжимаемости грунта.

И замеров надо сделать несколько и в разных местах, чтобы репрезентативность измерений сохранить и чтобы продажной девкой наш щуп никто не назвал бы. Причем основание щупа можно сделать меньше, чтобы меньше использовать вес. Но при этом нужно глобально увеличить количество измерений, ибо грунт — сами понимаете, штука неравномерная и вполне может оказаться, что на большой площади наши замеры имеют довольно значительную погрешность. Заметим, что в случае со строительством столбчатого фундамента вес надо не уменьшать, а увеличивать, причем значительно.

Но я, как принципиальный противник слишком уж научных методов в нашем с вами строительстве, предлагаю на эти чудо-приборы не заморачиваться, а оценивать трудносжимаемость грунта на глаз, то есть постояв, попрыгав и посмотрев, остаются ли после этого на земле следы.

Эпилог

Ну, конечно, я сделал некоторые допущения, о которых хотелось бы сказать. Так реально большой дом в два полных этажа обычно бывает с капитальной стеной. Эта капитальная стена добавит и веса нашему дому, но и площади основания. Разница получится не большая, но кому интересно — советую не пренебрегать проектом дома и все очень аккуратно считать.

Материал по расчету фундаментов, который вы только что прочитали, может помочь не только в выборе и расчете фундамента, но также и в выборе и расчете материалов для фундамента и стен. Удивительно, но деревянный дом не будет на на много легче пенобетонного. А использование полнотелых блоков в фундаменте вообще неоправдано. Опять же разброс в плотности фундаментных блоков тоже довольно велик. Рекомендую интересоваться спецификациями производителей.

Надеюсь, что этот материал кого-то позабавил, кому-то открыл глаза, а кому-то и помог сделать правильный выбор.

Обожающий все десять цифр и их сочетанияДмитрий Белкин

Несущая способность фундамента

В качестве основания для любого строительного сооружения традиционно выступает фундамент. От его качества и набора технических характеристик зависит не только прочность и долговечность строения, но и возможность появления дефектов в виде вертикальных и горизонтальных трещин, различных разрушений и деформаций. Чтобы избежать подобного рода неприятностей, необходимо еще на этапе проектирования правильно рассчитать несущую способность возводимого основания.

Расчет несущей способности фундамента необходимо производить как для новых зданий и сооружений на этапе их проектирования для обеспечения прочности и надежности строений, так и для тех, которые нуждаются в укреплении или ремонте.

Исследование грунта – определение исходных параметров

Перед тем, как начинать возводить тот или иной объект, необходимо сформировать проектную документацию, определив свойства и качества грунта, расположенного на стройплощадке. С этой целью проводится комплекс работ с геодезическими исследованиями почвы, в ходе которых могут производиться испытание грунтов, зондами и сваями, исследования среза покрова и опытно-фильтрационные мероприятия. Изыскания преследуют следующие цели:

определение деформационных и прочностных показателей слоев грунта;
оценка гидрологического состояния и режима территории застройки;
изучение рельефа местности;
выявление типа грунта и его характеристик;
определение наличия грунтовых вод и глубины их залегания;
выявление глубины промерзания почвенного покрова;
определение степени пучинистости грунта, его подвижности.

Проведение геодезических изысканий в одинаковой мере актуально для определения несущей способности фундаментов на стадии проектирования, а также тех оснований, которые уже построены и по какой-либо причине требуют усиления или же тогда, когда осуществляется строительство нового объекта на имеющееся основание. В ходе работ определяется уровень допустимой нагрузки, которую способен выдержать грунт, представляя собой площадь для возведения основания. Для исследования выбираются несколько точек, которые расположены в месте строительства фундамента.

Несущая способность грунтов значительно различается и варьируется от 1,0 до 6,0 кг/см2. При этом наиболее благоприятными для строительства считаются песчаные грунты с м различной степенью зернистости, в то время, как просадочные и насыпные грунты и вовсе не подходят для застройки, не имея возможности обеспечить необходимую прочность.

После строительства здания или сооружения любой фундамент дает осадку, которая вызвана утрамбовкой грунта и его сжатием под весом сооружения. При этом основной задачей при определении свойств грунта является выявление его несущих характеристик с целью исключения просадок, которые могут повлечь разрушения, растрескивания и прочие виды деформации основания и здания в целом. Осадка здания, как правило, контролируется специалистами и не должна выходить за пределы допускаемых величин.

В зависимости от определенных в ходе геодезических испытаний характеристик грунта, выбирается наиболее оптимальный вариант конструкции основания. Для устойчивых типов грунта это могут быть ленточные основания, для неустойчивых, влагонасыщенных и глубокопромерзающих – плитные, свайные, свайно-винтовые типы фундаментов.

Для проведения комплекса геодезических работ по определению свойств и нагрузочных возможностей грунта привлекаются специальные организации, имеющие в своем штате специалистов в области геодезии, а также поверенные средства измерения. Проектирование фундаментов производится на основании расчетов несущей способности грунта, произведенных в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83.

Несущая способность основания

По определению, несущей способностью фундамента считается величина максимально допустимой нагрузки, которую сможет выдержать основание без признаков деструкции на конкретном грунте. При этом в расчет принимается масса строительной конструкции, которая зависит от вида используемых строительных материалов, типа кровли, архитектурных особенностей здания и прочих факторов.

В определенной степени на сущую способность основания влияет целый ряд факторов, среди которых:

разновидности и характер оказываемых нагрузок в горизонтальной и наклонной плоскости с учетом массы самой подошвы;
габариты основания, его характеристики и материал, использованный при строительстве;
равномерность распределения нагрузки и центра тяжести здания;
форма основания;
структура грунта и его свойства;
степень однородности грунта;
величина заглубления фундамента, его массивность;
правильно расположение фактически построенного основания в горизонтальной плоскости;
присутствие заглубленных мягких, осадочных пород.

Глубина заложения основания определяется исходя из данных о грунте, а именно информации о степени промерзания почвы, а также от особенностей здания. При наличии подвального или цокольного этажа фундамент будет иметь наибольшую массивность и глубину заложения. В зависимости от региона и погодных условий в зимний период ленточное основание может закладываться на глубину до 3-х метров, чтобы обеспечить максимальную устойчивость и необходимую несущую способность.

При расчете необходимой массивности фундамента необходимо учитывать вид применяемых для строительства стен материалов, вес самого основания, кровли, а также наличие снеговых нагрузок. При этом нагрузки делятся на статические, которые оказывают постоянное воздействие и динамические, меняющиеся в амплитуде. К последним относят людей, которые находятся или проживают в здании. Для устойчивости сооружения фундамент рассчитывается с запасом.

Наиболее тяжелыми являются строения, стены, которых выполнены из кирпича и железобетона. Помимо массы стен необходимо учесть вес перекрытий и кровли, который принимается в соответствии с табличными значениями из учета среднего значения на квадратный метр. Наибольшую нагрузку оказывают также железобетонные перекрытия, шиферная кровля. В регионах с сильными ветрами, а также для зданий и строений, размещенных на открытой местности, необходимо учитывать при проектировании ветровые динамические виды повторно-кратковременных нагрузок.

Чтобы несущая способность основания с течением времени не снижалась, необходимо предусмотреть гидроизоляцию конструкции. Для этого чаще всего задействуют специальные водоотталкивающие материалы и мастики, которые наносятся на поверхность фундаментных элементов.

Если несущая способность уже готового фундамента не соответствует требуемым значениям, основание подлежит укреплению. Для этого, как правило, используются винтовые, а также свайно-винтовые конструкции, для которых расчет производится по каждой свае в отдельности. При этом имеющееся основание на момент работ подлежит частичному вскрытию. Несущая способность винтовых свай зависит от их размера и вида грунта.

Расчет несущей способности

Фундамент представляет собой разновидность строительной конструкции, которая по своему назначению предназначена для распределения нагрузки от здания на подготовленные слои грунта. В связи с этим при расчете несущей способности основания одним из ключевых параметров является несущая способность имеющегося на участке застройки грунта. Таким образом, определение несущей способности фундамента сводится к расчету минимально возможной величины площади опирания основания на грунт, при которых набор его пространственных параметров останется неизменным и не выйдет за пределы допустимых величин в ходе эксплуатации сооружения. В упрощенном варианте расчет производится по формуле:

L – длина ленточного основания (при выборе в пользу данного вида фундамента),

G – несущая способность грунта, определенная в ходе геодезических исследования;

М – масса здания или сооружения с учетом всех видов статических и динамических нагрузок, примененных материалов, проживающих или находящихся людей с учетом коэффициента запаса прочности;

Параметры фундамента и несущая способность

Как выяснилось, габариты основания тесно связаны с таким параметром, как несущая способность фундамента. В связи с этим в ряде проектов могут находить применение комбинированные решения, предусматривающие несколько различных видов оснований. При этом производить расчет несущей способности для каждой отдельной подошвы необходимо индивидуально.

По правилам проектирования с россом значения ширины основания возрастет и объем почвы, способной вызвать разрушение конструкции. Поэтому при наличии равномерного грунта основания с меньшим значением ширины являются более устойчивыми. Помимо этого параметр несущей способности зависит от формы основания и примененных в ходе его строительства материалов. Главной задачей проектанта при выборе основания и расчете здания является необходимость равномерного распределения массы сооружения.

Одним из критериев прочности и устойчивости, который оказывает непосредственное влияние на несущую способность любого основания, является глубина заложения фундамента. Глубже размещенные конструкции имеют меньшую склонность к деструкции, чем мелкозаглубленные основания. Это обусловлено свойствами грунтов на различных глубинах, которые обусловлены глубиной их промерзания и степень пучинистости. При строительстве на песчаных грунтах и почвах, в которых присутствует песок в тех или иных объемах, увеличение глубины заложения основания приводит к снижению возможной осадки в процессе эксплуатации и повышению несущей способности.

В случае если глубина основания выбрана не верно, происходит деформация грунта. Как правило, это выражается в первоначальном укрупнении грунта, расположенного под подошвой с последующим его выходом виде клиньев по разные стороны основания. В данном случае даже незначительные смещения почвенного покрова могут привести к образованию трещин в основании и разрушению здания.

Помимо этого в грунте могут наблюдаться сдвиги и провалы. Разрушить подобным образом фундамент глубокого заложения попросту невозможно. Любые перемещения грунта на глубине могут приводить лишь к локальным его уплотнениям, которые не способны привести к деформационным процессам.

Таким образом, расчет несущей способности фундамента должен учитывать все возможные факторы формы, размера, массы, свойств грунта, чтобы обеспечить надежность основания в течение всего периода эксплуатации здания. Отталкиваясь от полученных данных о свойствах грунта, производится выбор материалов для строительства стен, перекрытий, а также кровли из учета возможностей несущих свойств основания и равномерного распределения массы.

Несущая способность грунта при выборе фундамента. Как выбрать подходящую конструкцию?

Главная страница » Статьи » Несущая способность грунта при выборе фундамента. Как выбрать подходящую конструкцию?

Строительство дома начинается с фундамента. Вернее, с выбора его типа, который во многом зависит от свойств грунта на участке. В этом материале — рассмотрим основные показатели грунта, которые влияют на проектное решение, и сравним несущую способность пород разных типов.

Чем важна и от чего зависит несущая способность грунта

Одна из основных характеристик грунта — несущая способность. Зная несущую способность грунта и вес сооружения, можно рассчитать достаточную площадь опоры фундамента. Такой расчет можно сделать своими силами, и вы будете уверены в принятии решения в пользу свайного, ленточного или плитного варианта. Более того, вы сможете определить и нужное количество свай, и оптимальную ширину бетонной ленты, и размеры монолитной плиты.

Несущая способность грунта показывает, сколько килограммов выдерживает 1 см 2 горизонтальной поверхности грунта без изменения свойств, измеряется в кг/см 2 . Для различных грунтов несущая способность разная и зависит от плотности, влажности и состава грунта.

Свойства грунта, влияющие на несущую способность, можно оценить самостоятельно, только делать это надо не на поверхности — ведь фундамент опирается на слои, залегающие ниже. Поэтому рекомендуется выкопать яму или пробурить отверстие глубиной около метра.

Влажность

Насыщенность грунта влагой проверяется просто: если в выкопанном углублении вода очевидно не скапливается – грунт сухой или маловлажный. Если на дне начинает скапливаться вода — грунт влагонасыщенный и близко находятся грунтовые воды. Избыток влаги уменьшает несущую способность грунта.

Плотность

Плотность грунта легко определить по следам взрослого человека среднего веса. На плотном грунте остаются едва заметные следы обуви. На грунте средней плотности следы получаются около 5мм глубиной — если больше, то грунт рыхлый. Чем плотнее грунт, тем выше его несущая способность.

На глубине более 80 см естественный грунт, как правило, плотный, так как в течение сотен лет подвергался давлению вышележащих слоев.

В случае насыпного грунта из песчано-гравийной смеси таких показателей плотности сложно добиться даже трамбовкой с применением виброплит, со временем возможно усадка. Увеличить плотность грунта можно бетонированием, бетон можно использовать низкомарочный.

Типы грунта и их несущая способность

Отличить друг от друга разные типы грунта можно по внешнему виду и наощупь — достаточно проанализировать, как образец грунта ведет себя у вас в руках, когда вы его сжимаете.

Песок крупный и среднекрупный

Очень крупный песок состоит из зерен размером до 2 мм, крупнозернистым считается песок с частицами 1-0.5 мм, песок средней крупности имеет хорошо различные глазом песчинки от 0,5 до 0,25 мм. Эти фракции песка обычно сухие, так как вода не задерживается между песчинками. Их несущая способность:

Песок крупный плотный — 6 кг/см 2 ;

Песок крупный средней плотности — 5 кг/см 2 ;

Песок среднего размера плотный — 5 кг/см 2 ;

Песок среднего размера средней плотности — 4 кг/см 2 .

Сухой мелкий песок рассыпается в руках, имеет размер частиц 0,25-0,1 мм. Из влажного мелкого песка можно сделать комок, который быстро разваливается.

Несущая способность ниже, чем у крупнозернистого песка:

Мелкий песок (маловлажный) плотный — 4 кг/см 2 ;

Мелкий песок (маловлажный) средней плотности —3 кг/см 2 ;

Мелкий песок (влажный) плотный — 3 кг/см 2 ;

Мелкий песок (влажный) средней плотности — 2 кг/см 2 ;

Пылевидный песок похож на муку, частички наощупь не чувствуются. Из этого типа грунта, насыщенного водой и с примесью глины, состоят плывуны. При вскрытии плывун начинает заполнять все свободное пространство, его невозможно вычерпать. Такой грунт непригоден для основания дома.

Супесь — смесь песка и глины, с включением глины не более 10 %. В увлажненном состоянии легко формируется в комок, при раздавливании которого получается лепёшка, растрескивающаяся по краям. Комок можно скатать в жгут, если попытаться свернуть жгут в кольцо, он разламывается на части. Несущая способность супеси невысока:

Супесь (сухая) плотная — 3 кг/см 2 ;

Супесь (сухая) средней плотности — 2,5 кг/см 2 ;

Супесь влажная (пластичная) плотная — 2,5 кг/см 2 ;

Супесь влажная (пластичная) средней плотности — 2 кг/см 2 .

Глина пластична, ее можно скатать в шар, при раздавливании края лепешка остаются ровными. Жгут из глины при сворачивании в кольцо сохраняет целостность. Несущая способность глины очень зависит от присутствия воды:

Глина (сухая) плотная — 6 кг/см 2 ;

Глина (сухая) средней плотности — 5 кг/см 2 ;

Глина влажная (пластичная) плотная — 4 кг/см 2 ;

Глина влажная (пластичная) средней плотности — 1 кг/см 2 .

Лессовые и содержащие органику грунты

Лессовые и лессовидные — глинистые грунты со значительной долей пылевидных частиц. На заболоченных территориях часто встречаются грунты с большим количеством органических частиц, например торф. Эти типы грунтов с очень низкой несущей способностью не подходят для строительства.

Как рассчитать площадь опоры фундамента

Чтобы определить достаточную площадь опоры основания, нужны две величины: вес сооружения и несущая способность грунта. Общий вес дома складывается из веса фундамента, стен, кровли и веса предметов интерьера.

Несущая способность грунта берется из средних значений, соответствующих типу грунта, находящегося на глубине закладки фундамента. Если провести предварительные земляные работы для исследования грунта невозможно по каким-то причинам (крайне не рекомендуем пропускать этот этап!), для упрощенных расчетов придется брать минимальное значение несущей способности грунта 1-1,5 кг/см 2 .

Пример расчета площади опоры для ленточного основания:

Для дома весом 150 тонн в форме квадрата 6х6 метров на влажной супеси предложен ленточный фундамент шириной 30 см. Несущая способность грунта. Проверяем, достаточна ли площадь опоры. Общую длину ленты 22,8 м умножаем на ширину 30 см, получаем 68400 см 2 . При несущей способности грунта 2 кг/см 2 68400х2 = 136 тонн, это меньше веса дома, то есть площадь опоры недостаточна.

Делаем расчет заново. 150 тонн делим на 2 кг/см 2 , получаем площадь опоры 75000 см 2 . С учётом запаса 20% требуемая площадь опоры составляет 90000 см 2 . Достичь требуемой площади опоры можно двумя способами:

Увеличить ширину всей ленты до 40 см;
Сделать под лентой плиту-расширение 20х50 см или 20х60 см.

Какова максимальная нагрузка на грунт фундамента