Для расчёта фундамента мелкого заложения необходимо учитывать характеристики грунта, нагрузки от здания и глубину заложения. Начните с определения несущей способности грунта, проводя его испытания, чтобы понять, какой максимальный вес он может выдержать.
После этого следует рассчитать площадь фундамента, которая должна быть достаточной для равномерного распределения нагрузки. Используя формулу: площадь фундамента = общая нагрузка / несущая способность грунта, вы можете определить необходимые размеры фундамента. Важно также учитывать возможные динамические нагрузки и дополнительные факторы, такие как уровень грунтовых вод и тип зданий.
Расчет фундамента мелкого заложения
Расчет ширины ленточного фундамента мелкого заложения основан на определении удельной нагрузки дома на единицу площади и несущей способности грунта под фундаментом. При этом несущая способность грунта должна быть больше удельной нагрузки дома как минимум на 30%(коэффициент запаса прочности):
полный вес здания*1.3 = несущая способность грунта
В свою очередь несущая способность грунта определяется по формуле:
несущая способность грунта = ширина фундамента*длина фундамента*расчетное сопротивление грунта
Таким образом, для расчета ширины ленточного фундамента мелкого заложения необходимо рассчитать полный вес дома, определиться с длиной фундамента и расчетным сопротивлением грунта.
Полный вес дома складывается из веса самого дома, веса мебели и оборудования, снеговой и ветровой нагрузки.
Вес всего дома складывается из веса стен (таблица 1), веса перекрытий (таблица 2) и веса кровли (таблицы 3,4,5)
Каркасные стены толщиной150 ммс утеплителем
Стены из бревен и бруса
Блоки из ячеистого бетона плотностью 500-600 кг/м 3 , толщиной в мм 200, 250, 300, 350
100-120; 125-150; 150-180; 175 -210
Керамзитобетон толщиной350 мм
Шлакобетон толщиной350 мм
Железобетон толщиной150 мм
Сплошная кирпичная кладка из полнотелого кирпича, толщиной в мм 250, 380, 510
450-500; 700-750; 900-1000
Пример расчета. Предполагается построить одноэтажный дом площадью 10*10 м с одной внутренней стеной, высота потолка 3м. Тогда общая площадь всех стен дома составит:
S = (10*4)*3+10*3=150 м 2 ;
При условии, что предполагается построить кирпичный дом толщиной в пол-кирпича, выбираем из таблицы соответствующее значение. Получаем, что все стены дома дадут нагрузку:
750 кг/м 2 *150м 2 =112500 кг
К нагрузке от стен дома добавляем нагрузку от перекрытий.
Тип перекрытия
Удельный вес, кг/м 2
Чердачное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м 3
То же с утеплителем плотностью до 300 кг/м3
То же с утеплителем плотностью до 500 кг/м3
Цокольное перекрытие по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м3
То же, плотностью до 300 кг/м3
То же, плотностью до 500 кг/м3
Пример расчета. Принимаем чердачное перекрытие плотностью 300 кг/м 3 и цокольное железобетонное перекрытие. При площади одноэтажного дома в 100 м 2 , суммарный вес перекрытий составит:
100м 2 *150кг/м 2 +100м 2 *500 кг/м 2 =65000 кг
Далее к весу дома необходимо прибавить нагрузку от кровли, которая складывается из веса стропильных материалов и веса кровельных материалов. Рассчитать вес стропильной системы помогут таблицы
Размер бруса
Количество бруса в м 3 , длина 6м
Объем одного бруса, длиной 6м, м 3
Размер доски, мм
Количество досок в м3, длина6 м
Объем одной доски, м 3 , длина6 м
Удельный вес кровельных покрытий в зависимости от материала.
Вид кровли
кг/м 2
Оцинкованная сталь, профлист
Для расчета веса кровли, примем площадь проекции на основание120 м 2 , при угле наклона кровли 30 0 .
Пример расчета. Допустим, на стропильную систему потребуется 32 доски 200 мм*50 мм и 10 брусов 150 мм*100 мм. При удельном весе пиломатериалов 500 -550 кг/м 3 рассчитаем вес стропил:
((32*0.06) + (10*0.09))*500 =1410 кг.
Прибавляем вес кровельного материала, например, ондулина:
150 м 2 *4 кг/м 2 =600 кг
Итого вес кровли:
1410 кг+600 кг=2010 кг
Снеговая нагрузка на дом принимается в соответствии с климатическим районом строительства (таблица 6)
Климатический район строительства
Город
Снеговая нагрузка, кг/м 2
Астрахань, Чита, Благовещенск
Ростов-на-Дону, Краснодар, Хабаровск
Москва, Тамбов, Екатеринбург
Санкт-Петербург, Ярославль, Кемерово
Пермь, Салехард, Нижневартовск, Магадан
Восточное побережье Камчатки
С подробной картой снеговой нагрузки можно ознакомиться в СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия»
Наш дом строится в Ростове-на-Дону ( II климатический район), следовательно, снеговую нагрузку принимаем:
120 м 2 *120 кг/м 2 =14 400 кг
Для расчета ветровой нагрузки используйте таблицы и диаграммы из СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», или воспользуйтесь формулой, которую часто применяют на практике:
площадь здания*(15*высота дома+40) = ветровая нагрузка
100 м 2 * (15*7+40) =14 500 кг
Далее необходимо рассчитать нагрузку от того, что будет наполнять дом – мебель и пр. В этом поможет таблица 7
Здание
Нагрузка, кг/м 2
Квартиры, общежития, гостиницы, детские сады. дома отдыха
Административные здания, школы
Кабинеты и лаборатории научных, лечебных и образовательных учреждений
Читальные залы библиотек
Кафе, рестораны, столовые
Концерные, спортивные залы
Перекрытия с возможным скоплением людей
Мы строим жилой дом, поэтому полезную нагрузку принимаем:
100 м 2 *195 кг/м 2 =19 500 кг
Итак, мы получили все цифры, нужные для расчета ширины ленточного фундамента:
Вес стен дома 10 м*10 м с одной поперечной лентой112500 кг
Вес перекрытий 65 000 кг
Вес кровли 2010 кг
Снеговая нагрузка 14 400 кг
Ветровая нагрузка 14 500 кг
Полезная нагрузка 19 500 кг
Итого полный вес дома 227 910 кг.
Подставляем эти цифры в формулу:
полный вес дома*1.3 = несущая способность грунта (1)
Несущая способность грунта, в свою очередь, определяется как:
несущая способность грунта = ширина фундамента*длина фундамента*расчетное сопротивление грунта (2)
Используя эти две формулы легко произвести расчет ширины ленточного фундамента:
Ширина фундамента = (полный вес дома*1.3)/(длина фундамента*расчетное сопротивление грунта) (3)
Расчетное сопротивление грунта возьмем из таблицы 8 (сводная таблица из СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений»
Тип грунта
Расчетное сопротивление грунта, кг/см 3
Крупнообломочные галечниковые (щебенистые) с песчаным заполнителем
Крупнообломочные галечниковые (щебенистые) с пылевато-глинистым заполнителем
Крупнообломочные гравийные (дресвяные) с песчаным заполнителем
Крупнообломочные гравийные (дресвяные) с пылевато-глинистым заполнителем
Песок средней крупности
Мелкий маловлажный песок
Мелкий влажный и водонасыщенный песок
Пылеватый маловлажный песок
Пылеватый влажный песок
Пылеватый водонасыщенный песок
Супесь (зависит от пористости и текучести)
Суглинки (зависит от пористости и текучести)
Глина плотная (зависит от текучести)
Глина средней плотности (зависит от текучести)
Глина пластичная (зависит от текучести)
Глина водонасыщенная (зависит от текучести)
Полученные данные подставляем в формулу (3):
Ширина фундамента = (227 910*1.3)/(5000 (длина фундамента в см)*1 кг/см 2 (значение для водонасыщенной глины))
Получаем достаточную ширину фундамента 59.6 или 60 см.
Напомним, что ширина фундамента обязательно должна быть больше ширины стены.
Из вышеприведенного расчета понятно, что наибольшую сложность представляет определение расчетного сопротивления грунта на вашей строительной площадке. Если нет опыта, то лучше заказать инженерно-геологические исследования.
Глубина заложения ленточного фундамента
При определении глубины заложения ленточного фундамента можно руководствоваться таблицей 9
Грунт
Глубина заложения фундамента, см
Каменистый скальный грунт
Пески, супеси, суглинки
Минимальная глубина заложения малозаглубленного ленточного фундамента зависит от высоты грунтовых вод, степени пучинистости грунта и глубины промерзания грунта. Чем больше глубина промерзания грунта, чем больше в грунте воды и чем ближе она к поверхности, , тем сильнее будут морозные силы пучения. Эти силы будут выталкивать фундамент к поверхности, и сдавливать его с боков.
Чтобы снизить воздействие этих сил ленточный фундамент необходимо будет заглубить. Но существуют более экономичные способы борьбы с морозным пучением грунта. Это утепление фундамента и грунта вокруг него, дренирование грунта вокруг фундамента, создание подушки из непучинистого материала (крупный песок) под фундаментом и вокруг него.
Если грунт на вашей строительной площадке сильнопучинистый или грунтовые воды стоят слишком высоко, возможно стоит отказаться от применения ленточного фундамента мелкого заложения в пользу свайного или свайно-ростверкого.
Расчет фундаментов мелкого заложения на естественном основании по предельным состояниям
Расчет столбчатого центрально-нагруженного фундамента
Выбор глубины заложения подошвы фундамента
Рис. 3.1 Расчетная схема столбчатого центрально-нагруженного фундамента
Подбор площади подошвы фундамента
1) Определяем требуемую площадь подошвы фундамента:
где — суммарная расчетная нагрузка на фундамент по II п.с. (табл. 2.1),
значение расчетного сопротивления грунта,
усредненное значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах,
глубина заложения фундамента.
2) Определяем требуемые размеры подошвы фундамента:
3) Уточняем размеры фундамента:
4) Находим значение расчетного сопротивления грунтов основания:
где — коэффициенты условий работы грунтового основания и здания во взаимодействии с основанием, определяемые по табл. 3 ;
— коэффициент надежности, принятый равным 1,1 т.к. прочностные характеристики грунта приняты по табл. 1-3 прил. 1 ;
— коэффициенты, принимаемые по табл. 4 в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта, находящегося непосредственно под подошвой фундамента;
кН/м 3 — осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента;
— осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента;
кПа — расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента;
— глубина заложения подошвы фундамента бесподвальных зданий от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле: ;
— расстояние от уровня планировки до пола подвала.
5) Определяем среднее давление, действующее под подошвой фундамента:
где — расчетная нагрузка от веса фундамента и грунта на его уступах.
6) Проверяем условие :
Так как условие не выполняется, необходимо увеличить размеры подошвы фундамента, определить значения R и P для новых размеров фундамента.
— условие выполняется, следовательно размеры фундамента достаточны.
7) Проверяем экономичность принятого решения:
Следовательно, ширина подошвы фундамента запроектирована достаточно экономично.
Расчет осадки основания фундамента
Расчет осадки оснований производится в соответствии с рекомендациями исходя из условия SU ,
где SU — предельно-допустимая осадка, определяемая по прил. 4. ;
S — расчетная осадка, определяемая методом послойного суммирования.
1) Строим расчетную схему.
2) Разбиваем грунтовый массив ниже подошвы фундамента на элементарные слои, исходя из следующих условий:
— мощность любого элементарного слоя ,
— слои должны быть однородными по своим свойствам
3) Строим эпюру природных давлений: ,
где dn — расстояние от нулевой отметки до низа подошвы фундамента.
Природные давления определяются на границах элементарных слоев.
Рис. 3.2 Эпюры природных и дополнительных давлений от фундамента
4) Строим эпюру дополнительных давлений от фундамента.
Значения напряжений определяются на границах элементарных слоев. Начало эпюры от уровня подошвы.
где — дополнительное давление на уровне подошвы фундамента,
— среднее давление под подошвой фундамента;
— коэффициент, учитывающий убывание с глубиной дополнительных давлений, прил. 2, табл. 1 .
Расчет осадки фундамента ведется в табличной форме и представлен в табл. 3.1
Расчет эпюр природных и дополнительных давлений
