Чтобы рассчитать площадь опоры фундамента, необходимо учитывать общую нагрузку, которая будет воздействовать на него, а также тип почвы, на которой он расположен. Для этого сначала определите суммарную нагрузку от здания, включая вес конструкций и все внутренние нагрузки, а затем проведите расчет давления на грунт, деля общую нагрузку на площадь опоры.
Опираясь на допустимое давление для выбранного типа почвы, можно вычислить необходимую площадь фундамента. Если давление превышает допустимые значения, нужно увеличить площадь опоры или изменить тип фундамента для лучшего распределения нагрузки и избежания деформаций.
Как рассчитать площадь опоры фундамента
Рассчитать столбчатый или винтовой фундамент под дом можно двумя способами: по упрощенному и по уточненному расчету фундамента. Столбчатый (часто добавляют слово буронабивной), и винтовой фундамент считаются одинаково. За площадь опоры принимают уширение столбчатого фундамента или лопасти винтового фундамента. Для расчета нам надо иметь следующие данные:
- вес дома (как рассчитать вес дома);
- несущая способность грунта;
- площадь лопасти винтовой сваи (в горизонтальной проекции) или столба фундамента (уширения, если таковое сделано).
Несущая способность грунта
- Галечниковые (щебенистые) с песчаным заполнителем — 6 кг/см2;
- галечниковые (щебенистые) с пылевато-глинистым заполнителем — 4 кг/см2;
- гравийные (дресвяные) с песчаным заполнителем — 5 кг/см2;
- гравийные (дресвяные) с пылевато-глинистым заполнителем — 3,5 кг/см2;
- песчаные грунты крупной фракции — 5 кг/см2;
- песчаные грунты средней фракции — 4 кг/см2;
- маловлажные песчаные грунты мелкой фракции — 3 кг/см2;
- влажные и насыщенные водой песчаные грунты мелкой фракции — 2 кг/см2;
- песчаные маловлажные пылеватые грунты — 2,5 кг/см2;
- песчаные влажные пылеватые грунты — 1,5 кг/см2;
- песчаные насыщенные водой пылеватые грунты — 1 кг/см2;
- супесь плотная — 3 кг/см2;
- супесь мягкая маловлажная — 2,5 кг/см2;
- супесь мягкая влажная — 2 кг/см2;
- суглинок плотный маловлажный — 3 кг/см2;
- суглинок плотный влажный — 2,5 кг/см2;
- суглинок мягкий маловлажный — 2,5 кг/см2;
- суглинок мягкий влажный — 1,8 кг/см2;
- суглинок очень мягкий маловлажный — 2 кг/см2;
- суглинок очень мягкий влажный — 1 кг/см2;
- глина плотная маловлажная — 6 кг/см2;
- глина плотная влажная — 4 кг/см2;
- глина мягкая маловлажная — 5 кг/см2;
- глина мягкая влажная — 3 кг/см2;
- глина очень мягкая маловлажная — 3 кг/см2;
- глина очень мягкая влажная — 2 кг/см2;
- глина вязкая маловлажная — 2,5 кг/см2;
- глина вязкая влажная — 1 кг/см2.
В случаях, когда определение вида грунта, следовательно, и его несущей способности, затруднено, нужно принимать значение в сторону уменьшения. Лучше недооценить несущую способность грунта, чем переоценить. В моем случае подходит «суглинок плотный маловлажный» с несущей способностью 3 кг/см2. Если вы сомневаетесь в правильности определения типа вашего грунта, то расчет проводится по значению 2 кг/см2. Так как у меня нет достоверных данных геологоразведки по составу моего грунта и для создания запаса по несущей способности грунта, я буду делать расчет исходя из цифры 2,5 кг/см2.
Одноэтажный дом: площадь опоры и количество свай фундамента
При весе дома 93 700 кг и несущей способности грунта 2,5 кг/см2 мы должны иметь площадь опор фундамента не менее чем 93700/2,5 = 37480 см2. Площадь отдельной опоры винтовой сваи или столба фундамента считается по формуле площади круга: 3,14*D 2 /4. Так, при диаметре уширения или лопасти винтовой сваи 50 см площадь опоры будет 1962,5 см2.
Теперь вычислим, какую нагрузку может нести каждая фундаментная опора (умножим ее площадь на несущую способность грунта): 1962,5*2,5 = 4906 кг. Таким образом, минимальное количество свай фундамента дома будет равно массе дома поделенное на нагрузку, которую может нести каждая свая фундамента: 93700/4906 = 19 опор (округленно). Внимание, это минимальное количество свай, без коэффициента запаса по фундаменту (минимум 1,2). Так как у нас три несущих стены одной длины, то увеличим количество свай до кратного трем, то есть до 21 сваи.
Рисунок 1: первоначальное свайное поле. Рисунок 2: дополнительные сваи по осям А и Б. Рисунок 3: дополнительные сваи по осям 1-3.
Одноэтажный дом: упрощенный расчет свайного поля
Размеры одноэтажного дома 14,4х8 метров. Распределяем 21 сваю равномерно по периметру дома и под центральной несущей стеной. Для этого помещаем сваи фундамента на концах несущих стен. И затем распределяем между ними оставшиеся сваи (рис.1). Однако, по осям А и Б у нас пролет между сваями будет 4 метра, что слишком много для нижней обвязки дома.
При такой длине пролета (более трех метров) либо обвязка дома будет провисать, что приведет к деформации стен, либо обвязка будет неоправданно массивной и дорогой. Поэтому, я добавил еще по свае на каждый пролет в осях А и Б (рис. 2). Так как оси А и Б практически не нагружают фундамент, то на этих дополнительных столбах фундамента можно не делать расширение.
На рисунке 3 я добавил еще по 1 свае на оси 1-3. Это создаст дополнительный небольшой запас прочности несущей способности фундамента на (24/19*100)-100% = 26%, и снизит нагрузку на пролеты нижней обвязки дома, уменьшив их протяженность с 14,4/6 = 2,4 м. до 14,4/7 = 2,05 м. Значит, нам можно будет уменьшить сечение обвязки, которую мы будем рассчитывать позже. Таким образом, общее количество свай фундамента будет 24 с уширением и 4 без уширения.
Однако, есть небольшое «но». Дело в том, что центральная несущая стена может нести на себе иную нагрузку, нежели несущие стены периметра дома. Данный расчет свайного поля для столбчатого или винтового фундамента дома это не учитывает. Поэтому в следующей статье я напишу уточненный способ расчета фундамента.
2 /4. Так, при диаметре уширения или лопасти винтовой сваи 50см площадь опоры будет 1962,5 см2. Теперь вычислим, какую нагрузку может нести каждая фундаментная опора (умножим ее площадь на несущую способность грунта): 1962,5*2= 3925 кг. Таким образом, минимальное количество свай фундамента дома будет равно массе дома поделенное на нагрузку, которую может нести каждая свая фундамента: 89000/3925= 22,6 опоры. Если округлить в большую сторону, то получится 23 опоры.
Мансардный дом: упрощенный расчет свайного поля
Распределяем 23 сваи равномерно по периметру дома и под центральной несущей стеной. Напомню размеры дома 10х8,1 м. Длина периметра дома и несущей стены равна 10*3 + 8,1*2= 46,2. Значит расстояние между сваями 46,2/23= 2 м. Если мы будем просто равномерно распределять сваи каждые 2 метра, то получим свайное поле из 22 свай, а нам надо 23. Недостающую сваю можно поместить под центральной несущей стеной, с некоторым уменьшением промежутка между сваями там, или в каждый ряд (1, 2 и 3) добавить по 1 свае. Последний вариант я нахожу более правильным, т.к. это даст небольшой запас по несущей способности фундамента.
Расчет подошвы фундамента
Расчет ширины фундамента, подошвы, опорной части — актуально при выборе в качестве основного фундамента – железобетонной монолитной ленты. Если опорная часть фундамента рассчитана некорректно, то вес дома будет превышать сопротивление грунта, дом будет продавливать грунт под собой. При этом усадка, как правило, происходит неравномерно, и, как следствие, на фундаменте и кладке стен будут появляться структурные трещины.
Как правильно рассчитать фундамент самостоятельно, потратив для этого минимум времени? Тем более, что статистика показывает, что более 70% частных застройщиков не заказывают расчеты у конструкторов, а подбирают тип фундамента и его характеристики на свой страх и риск.
Расчет подошвы фундамента в данной статье позволит Вам за 5 минут получить все необходимые значения для выбора оптимального фундамента Вашего дома.
Одни только приведенные ниже расчеты не являются гарантией надежности фундамента. Кроме правильного расчета фундамента, необходимо профессиональное конструктивное решение (КЖ), качественное строительство, надежная консервация фундамента с противопучинистыми мероприятиями (если фундамент остается без нагрузок в зимний период) и правильная эксплуатация дома. Только при соблюдении всех этих условий фундамент будет надежным и долговечным.
Основная задача фундамента – принять нагрузки от дома, частично перераспределив их в своей толще и максимально равномерно передать их на грунтовое основание, расположенное под фундаментом. Поэтому в формуле расчета основания фундамента:
S опоры фундамента > Р1 (вес дома) /Р2 (сопротивление грунта) х 1,2 — представлены следующие показатели:
- Вес дома P 1 (тонна/м 2 ) – сила, с которой дом давит вниз на грунт;
- Коэффициент надежности 1,2 — величина, показывающая способность конструкции выдерживать прилагаемые к ней нагрузки выше расчётных, предусмотренных нормами. Наличие запаса прочности обеспечивает дополнительную надёжность конструкции, чтобы избежать повреждений, разрушений в случае возможных ошибок проектирования, изготовления или эксплуатации.
- Сила сопротивления грунта P 2 (кг/см 2 ) – обратная сила, направленная снизу-вверх. Не рекомендуется данную величину умножать на дополнительные коэффициенты, т.к. это приведет к уменьшению площади основания фундамента, снижая его несущую способность.
Для определения силы сопротивления грунта необходимо знать его состав. Для этого не обязательно делать геологию. Достаточно выкопать на участке яму глубиной до 1,5м и исследовать грунт тактильно и визуально. Наиболее распространенными в Московской и Ленинградской области являются следующие несущие грунты: 1) Глина ; 2) Суглинок — если глинистая порода с примесью песка, где преобладает глина; 3) Супесь — если песок с примесью глины, где преобладает песок; 4) Песок .
