Допустимая нагрузка на почву от фундамента в местах основания столбов

допустимая нагрузка на почву от фундамента в местах основания столбов Многие пытаются рассчитывать конструкцию фундамента, взяв за основу характеристики грунтов. Я также пытался это сделать, да только тема эта по грунтам для меня оказалась чересчур обширная. Скальные, крупнообломочные, глинистые да песчаные… вобщем, достаточно только взглянуть на ГОСТ 25100-95 (Грунты. Классификация.), как осознаешь, что львиная доля всех этих знаний мне и не нужна вовсе. А где же из этого нагромождения информации то, что мне нужно?

И я опять пошел по пути упрощения. Не надо мне изучать грунты. Давай-ка я сначала определю, сколько будет весить моя конструкция, мой дом, который я намерен построить. А потом уже буду посмотреть, выдержит ли земля участка это строение, или он провалится в нее по крышу.

Вобщем, поехали. Сначала считаю вес фундамента. Беру за основу сплошной монолит, железобетон. Поскольку мне нужен цокольный этаж, то и фундамент у меня будет ленточный и никакой другой. Ведь лента фундамента — это часть стены цокольного этажа.

Короче, Высота фундамента пусть будет 1,5 метра. Ширина ленты — 0,3 м. Габариты дома — 9 х 9 метров. Башенок всяких, верандочек и фигурных крылечек не предусматриваю, я вообще противник всего этого, поскольку живу не в Африке. Потому и дом строго квадратный, чтобы уменьшить теплопотери. И что же получается? 9 * 4 * 0,3 * 1,5 = 16,2 кубометра.

К этому добавлю еще подошву шириной 0,5 м и высотой 0,1 м. 9 * 4 * 0,5 * 0,1 = 1,8 кубометра. И вот, в итоге 16,2 + 1,8 = 18 кубометров бетона. Беру удельный вес 2500 кг/м3 и множу на объем 18 м3. Получается 45000 кг. Внушительно, ничего не скажу.

А еще стены. Это примерно 20 рядов по 60 газобетонных блоков, каждый из которых весит 16 кг. 20 * 60 * 16 = 19200 кг. Нормально. Вес раствора для кладки и прочей аммуниции типа арматуры не считаю, ведь есть еще оконные проемы да дверные, которых не учитывал. Да и не диссертацию пишу, право.

Что дальше? Перекрытия, конечно. У меня они деревянные, а удельный вес сосны — 500 кг/м3. Не буду вдаваться в подробности, просто скажу, что каждое из двух перекрытий у меня весом около 3000 кг. Но есть одно НО: нижнее перекрытие опирается не только на стены, оно опирается и на пол цокольного этажа через перегородки в нем. А верхнее перекрытие опирается также на перегородки, стоящие на нижнем перекрытии. Так что я, пожалуй, возьму в расчет только половину веса перекрытий. Только 3000 кг.

А мебель и всю утварь, включая жильцов, вообще не буду учитывать. Веса немного, да и опора для всего — перекрытия. Гораздо больше будут значить крыша и снеговая нагрузка. По моим расчетам, опять же без подробностей здесь, стропильная система вкупе с обрешеткой, фронтонами и профнастилом весит до 3500 кг.

А вот снеговая нагрузка… При той крутизне скатов, что я запланировал, ее вообще-то и не должно быть, да и крышу ориентирую так, чтобы ветрами не наметало, а сдувало. Для того, чтобы выбрать нужную ориентацию, не одну крышу в округе проанализировал. Но все же, чем черт не шутит! Положу-ка я для расчетов еще и полуметровый слой снега на крышу.

Крыша приличная, площадь у нее около 150 квадратных метров, а полуметровый слой снега на ней будет весить… ух ты! 30 тонн! Ладно, принято. Считаем все вместе:

Фундамент: 45000 кг.

Стены: 19200 кг.
Перекрытия: 3000 кг.
Крыша: 3500 кг.
Снег: 30000 кг.

Итого? Итого получается 100700 кг. Это все увеличиваю еще в полтора раза для надежности и в качестве результата принимаю общий вес в 150 тонн.

Вот. Теперь самое интересное. Какая там у меня площадь подошвы фундамента? 9 * 4 * 0,5 = 18 м2, или 180000 см2. Теперь прикинем, какой вес давит на каждый квадратный сантиметр подошвы: 150000 / 180000 = 0,83 кг/см2.

А теперь еще интереснее. Посмотрим на таблицы, в которых указана допустимая нагрузка на разные грунты.

Расчетные сопротивления R0 крупнообломочных грунтов

Расчетные сопротивления R0 песчаных грунтов

Расчетные сопротивления R0 непросадочных глинистых грунтов

Расчетные сопротивления R0 просадочных глинистых грунтов природного сложения

Расчетные сопротивления R0 насыпных грунтов

И что в этих таблицах? А я вижу в этих таблицах, то мне абсолютно до фонаря, какой у меня грунт. Любой выдержит! Так на кой ляд, спрашивается, рыться в ГОСТах и справочниках, отмерять количество крупных фракций в моем песке и гравии, количество мелких фракций, взвешивать все это, чтобы определить, какой у меня грунт? Хотя, и так на взгляд понятно, что это песок со значительным количеством гравия. Какого значительного? Да не все ли равно!

Мероприятия, предшествующие определению нагрузки на фундамент

При строительстве дома вначале закладывается фундамент, через который на грунт передаются нагрузки от всего строения. Нагрузка на фундамент определяет стабильность, надежность и долговечность всего здания, поэтому, приступая к устройству фундамента, нужно соблюсти все технологические процессы. Правильный расчет нагрузки на фундамент позволяет избежать трещин и разрушений и обеспечить равномерную осадку зданий.

допустимая нагрузка на почву от фундамента в местах основания столбов

В основе всех домов лежит фундамент. От качества его строительства зависит стабильность, надежность и долговечность всего здания в целом.

Перед началом строительства дома нельзя обойтись без геологических работ на месте планируемого строительства, исследования грунт. К важным показателям относится показатель глубины залегания грунтовых вод и сезонного промерзания почвы. Эти показатели меняются в зависимости от регионов строительства. В московском регионе грунт промерзает на глубину 1,6 метра, на Юге России может быть менее 1 метра.

Следующий этап — нужно правильно рассчитать все нагрузки, которые через основание дома будут действовать на грунт.

Вернуться к оглавлению

Показатели грунта, важные для прочности фундамента

Основанием фундамента служит грунт. Самыми прочными считаются скальные породы.

Для грунта, который является основанием под строение, наиболее важны два показателя — прочность и несжимаемость.

Самые прочные — полускальные и скальные породы. Поэтому при устройстве фундамента деревянных домов котлованов не делают, а ограничиваются тем, что снимают просадочный верхний слой грунта.

Если дом закладывается в условиях непучинистых грунтов при их промерзании до 2 и более метров, следует рассчитать глубину котлована под фундамент в соответствии с расчетной глубиной промерзания почвы. Исключение — дома, которые эксплуатируются постоянно, но и при этом под фундамент роют котлован с глубиной не менее 0,5 метров.

С позиций промерзания следует учесть, что грунт бывает непучинистый и пучинистый (дисперсный).

Таблица видов грунтов и нагрузки на них.

Дисперсный грунт промерзает в морозные зимние месяцы, что вызывает деформации и изменения основания фундамента из-за нагрузок.

Поэтому основание котлована делают на уровне, который располагается ниже, чем глубина промерзания.

Если грунт непучинистый, деформация не происходит, но тем не менее можно несколько уменьшить осадку с помощью практически не сжимаемого материала (крупного строительного песка, в который вмешивается рыхлая горная порода — гравий) под основание.

Вернуться к оглавлению

Определение несущей способности грунта

Около 15-20 % затрат от строительства дома занимает обустройство фундамента.

Устройство фундамента любого дома составляет от 15 до 20% затрат на общую стоимость строительства. Причем чем глубже фундамент закладывается в грунт, тем выше стоимость проводимых строительных работ. Эта причина довольно часто заставляет большинство застройщиков поднимать подошву фундамента ближе к поверхности грунта. В таком случае необходимо правильно рассчитать возможности несущей способности грунтов. Расчет начинается после сбора и анализа информации о пористости грунта, которая обусловлена его сопротивлением и степенью влажности.

Важный показатель, который стоит брать в расчет — сейсмичность.

Одновременно возникающее давление вследствие статической нагрузки и вибрации снижает прочность грунта, вызывает псевдожидкое состояние. Расчетное сопротивление грунтов в зоне сейсмичности обычно увеличивают в 1,5 раза, что влечет за собой соответствующее увеличение площади фундамента строения.

Вернуться к оглавлению

Классификация нагрузок на фундамент здания

Схема классификации нагрузок на фундамент.

Все нагрузки условно делят на постоянные и временные.

К основным постоянным нагрузкам относят:

  • вес всего здания, включая массу фундамента дома;
  • эксплуатационные нагрузки (вес людей, мебели, оборудования).

Временные нагрузки чаще всего возникают сезонно:

  • снеговая нагрузка, определяемая углом ската кровли и регионом строительства дома;
  • ветровая нагрузка, зависящая от месторасположения строения: лесная или открытая местность, городская черта.

Расчет временных нагрузок проводится с учетом района строительства.

Вернуться к оглавлению

Расчет нагрузки с учетом площади основания

Таблица значений удельного сопротивления для различных грунтов.

Главное условие — нагрузка на 1 см грунта не должна быть выше критического значения сопротивления. Расчет сопротивления производят в зависимости от вида грунта:

  • для гравелистых или крупных песков он составляет от 3,5 до 4, 5 кг/см2;
  • для песков средней крупности — от 2,5 до 3,5 кг/см2;
  • твердой глинистой почвы — от 3,0 до 6,0 кг/см2;
  • мелких влажных песков — в пределах 2,0 — 3,0 кг/см2;
  • пластичной глинистой почвы — от 1,0 до 3,0 кг/см2;
  • мелких очень влажных песков — 2,0 -2,5 кг/см2;
  • гальки, гравия, щебня — от 5,0 до 6,0 кг/см2.

Давление на грунт под воздействием постоянных и временных нагрузок приводит к его сжатию. В результате этого начинается опускание фундамента, зачастую неравномерное, что приводит к появлению трещин и деформаций. Часто это следствие того, что было неправильно рассчитано давление нагрузок строительных конструкций.

Поэтому уже на стадии планирования строительства и калькуляции расходов нужно правильно подбирать материалы, в частности, учитывать удельный вес материалов, определяющих нагрузку.

Для бутового камня этот показатель определяется в пределах от 1600 до 1800 кг/м3, бутобетона и кирпича — в пределах 1800-2200 кг/м3, железобетона — кг/м3.

Таблица удельного веса стен из разных материалов.

Важно учитывать удельный вес стен, тоже определяемый материалами. Для деревянных каркасно-панельных стен удельный вес составляет от 30 до 50 кг/м2, для брусчатых, бревенчатых — от 70 до кг/м2.

При расчете чердачных перекрытий учитывают, что они могут оказывать давление в пределах 150-200 кг/м2. Цокольные перекрытия могут иметь различный удельный вес, в зависимости от материалов он колеблется от 100 до 300 кг/м2. Для железобетонных монолитных перекрытий показатель еще выше — до 500 кг/м2.

Вернуться к оглавлению

Допустимые деформации строений и их превышение

Таблица показателей деформации зданий и сооружений.

Допустимые деформации жилого дома учитываются заранее, когда производится расчет общей нагрузки на основание.

Осадки, деформации фундаментов — неизбежное явление, величина которого регламентируется предельными значениями деформаций Приложением 4 СНиП 2.02.01-8.

Нарушение строительных норм наряду с неравномерной осадкой дома приводит к изменению положения дома или деформациям строения.

К распространенным деформациям дома относятся:

Прогиб и выгиб, возникающие при неравномерности осадки строения. При прогибе опасной зоной считается фундамент, при выгибе самой опасной становится кровля сооружения.

Сдвиг может быть результатом существенной просадки основания с одной стороны. Самый опасный участок — стена, располагающаяся в средней зоне.

Формы деформаций сооружений.

Крен происходит у зданий достаточно большой высоты, для которых характерна высокая степень изгибной жесткости. С ростом крена возрастает опасность разрушения здания.

Перекос возникает как следствие неравномерной осадки дома, которая приходится на определенный участок длинной стороны здания.

Горизонтальное смещение возникает, как правило, в районе фундамента или стен подвала чрезмерной горизонтальной загруженности.

При правильном расчете допустимых деформаций основания для гражданских многоэтажных и одноэтажных зданий максимальная осадка оснований должна находиться в пределах 8-12 см в зависимости от материалов каркаса.

Вернуться к оглавлению

Причины и способы устранения неравномерных осадок оснований

Схема причин деформации зданий.

Сложная деформация сооружения может наступить вследствие следующих причин:

  • нарушение систем отопления, канализации, в том числе ливневой, водоснабжения, вызывающее вымывание грунта из-под основания дома;
  • неоднородное основание, представленное пластами разной толщины или плотности;
  • наличие подземных выработок;
  • изменение уровня производственных или грунтовых подземных вод;
  • повышение пористости грунта из-за перемещения его частиц при подмывании водяными потоками;
  • избыточное увлажнение какой-либо части основания;
  • излишнее удаление грунта при устройстве фундамента (выравнивающая подсыпка, заменяющая его, имеет более низкую прочность);
  • наличие неравномерной нагрузки на основание;
  • постройка отдельных частей здания в разные периоды времени;
  • наличие в основании материалов, которые поддаются гниению (древесина, корни деревьев);
  • уплотнение грунта, связанное с возрастанием веса в течение процесса эксплуатации дома;

Не допустить неравномерные осадки возможно с помощью следующих изменений:

  • придать дому, отдельным частям строительный подъем, соответствующий величине возможной осадки;
  • увеличить изгибную жесткость короткого дома, а также уменьшить изгибную жесткость длинного дома;
  • построить компенсирующий фундамент;
  • провести горизонтальное армирование всех стен;
  • при проектировании дома следует предусмотреть необходимость равномерной передачи всей нагрузки здания на основание;
  • устроить осадочные и деформационные швы;
  • проводить профилактику систем канализации, водоснабжения, а также осуществляющих отвод дождевой воды.

Принятые меры позволят увеличить прочность и долговечность дома.

Вернуться к оглавлению

Технологические особенности столбчатого фундамента

Столбчатый фундамент устраивается по принципу свайного. Столбчатый фундамент придает всему каркасу устойчивость и повышает способность противостоять разрушительным воздействиям.

Схема устройства столбчатого фундамента.

Главная особенность конструкции — установка системы столбов в точках строения, которые наиболее подвержены нагрузке, например, в его углах, местах соединения стеновых панелей. Это позволяет стабилизировать все здание.

Располагают столбы в местах, требующих особого внимания из-за возможных проблем с устойчивостью и безопасностью конструкции. При расчете фундамента столбчатого типа включается установка ростверка — армированного пояса и элементов монтажа (обвязочных балок и рандбалок). Благодаря ростверку предотвращается смещение фундамента в горизонтальной плоскости, давление равномерно распределяется по системе столбов.

В качестве материала для столбчатого фундамента чаще всего используют монолитный железобетон.

Вернуться к оглавлению

Пример расчета нагрузок на столбчатый фундамент

При определении несущей способности фундамента учитываются следующие показатели:

  • периметр стен — 12,0х6,0 м;
  • два этажа;
  • стены из газоблоков плотностью D600 и толщиной 40 см;
  • полы на 1-ом этаже по грунту, насыпные;
  • перекрытие между этажами — железобетонные плиты;
  • крыша черепичная, скатная (угол 45°), по деревянным лагам;
  • грунт — пластичная глина;
  • сечение верхней части столба — 40х40 сантиметров;
  • сечение нижней части (подошвы) столба — 80х80 сантиметров;
  • промежуток между двумя столбами — 2,0 м.

Чтобы конструкция фундамента противостояла морозному пучению, ей придают наружную наклонную поверхность. В верхней части фундамент будет шириной 0,4 метра, а к подошве расширяется до 0,5 метров.

При расчете общей нагрузки на 1 м длины подошвы фундамента учитывают нормативную нагрузку от снега, перекрытий, стен дома, кровли и строительного материала.

Если допустить, что общая нагрузка составила 4380 кгс, следует умножить ее на 2 метра (расстояние между устанавливаемыми столбами), получится 8760 кгс. К полученному результату следует добавить массу одного столба.

Столбчатый фундамент будут иметь объем для данной конструкции 0,25 м3. По таблице определяется плотность для железобетона — 2500 кг/м3. Вес фундамента будет равен 625 кгс (0,25 м3х2500 кг/м3).

Чтобы рассчитать нагрузку на грунт одного столба, делают расчеты: 8760 кгс + 625 кгс = 9385 кгс.

Опорная поверхность каждого из столбов — 80 см х 80 см = 6400 см2. Зная показатель, определяющий несущую способность грунта (в нашем случае — 1,5 гкс/ м2), можно рассчитать предельные нагрузки всего фундамента на нижележащий грунт: 6400 см2 х 1,5 гкс/ м2 = 9600 кгс. Этот показатель больше 9385 кгс — расчетных нагрузок, поэтому рассчитанный столбчатый фундамент будет надежной опорой всей конструкции дома.



Автор: Дмитрий Белкин

Дорогие друзья!

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 см2 или 0,028 м2. 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 см2 или 0,045 м2. 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 см2.

А какую нагрузку на почву оказывают другие знакомые нам предметы?

Со мной все понятно. Я давлю на каждый см2 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 см2
  • Площадь четырех пятен: 210*4 = 840 см2
  • Нагрузка автомобиля на почву: 1200/840 = 1.42 кг/см2

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 (см2): (1000*4)*30 = 120 000 см2 (Сто двадцать тысяч)
  • Площадь основания (м2): (10*4)*0,3 = 12 м2
  • Объем (м3): 12*1,5 = 18 м3
  • Плотность бетонных фундаментных блоков: 2200 кг/м3 (это тяжелые блоки)
  • Вес фундамента: 18*2200 = 39 600 кг

Стены (коробка)

  • Площадь основания (см2): (1000*4)*20 = 80 000 см2 (Восемьдесят тысяч)
  • Площадь основания (м2): (10*4)*0,2 = 8 м2
  • Объем (м3): 8*6 = 48 м3
  • Плотность наших пенобетонных блоков: 600 кг/м3
  • 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 (см2): 1000*20 = 20 000 см2 (Двадцать тысяч)
  • Площадь основания (м2): 10*0,2 = 2 м2
  • Объем (м3): 2*4 = 8 м3
  • Плотность наших пенобетонных блоков: 600 кг/м3
  • Вес обоих фасадов: 8*600 = 4 800 кг

Кровля

Площадь нашей кровли составляет примерно 130 м2. 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 см2 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 см2 или 46 м2. Объем ее будет 46*0,1 = 4,6 м3. 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 м2
Объем: 100*0,1 = 10 м3 и вес (бетон на щебне): 10*2200 = 22 000 кг. Это добавка к весу дома с фундамеитом
Нагрузка: 77129+22000/миллион = 0,1 кг/см2 (Нагрузка на землю человека 0,167 кг/см2)

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 м3. 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 см2
Площадь опоры: 706,5 * 40 = 28 260 см2, а было 120 000 см2 (!!!)

Нагрузка на сантиметр: 69 729/28 260 = 2,46 кг/см2 (!!!!!!!), а было 0,64 кг/см2, то есть, почти в 4раза 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/см2, 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 см2) 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 сочетания
Дмитрий Белкин

Статья создана 24.07.2012

Похожие материалы — отбираем по ключевым словам

Любое строительство дома начинается с расчетных и проектных манипуляций. Чтобы здание прослужило верой и правдой долгие годы, его основание должно иметь достаточную прочность и способность выдерживать определенную нагрузку от стен, кровли, перекрытий и всех конструкционных особенностей постройки. В некоторых случаях с расчетной задачей успешно справляются всевозможные калькуляторы фундамента, представленные в сети. Но нередко они обрисовывают лишь общую картину, не учитывая нюансов строения. Отсюда используются механизмы, позволяющие самостоятельно провести расчет возможной нагрузки, либо доверить этот процесс квалифицированному проектировщику.

Оглавление:

  1. Ленточный фундамент
  2. Столбчатая и свайная основа
  3. Полезные рекомендации по расчету

Результатом качественных подсчетов являются данные по необходимой площади, конфигурации нулевого уровня и предельному давлению на грунт. Усредненного расчета для частного строительства обычно вполне достаточно, где условно принимается значение о равномерной нагрузке.

Расчет нагрузки на фундамент позволяет грамотно подойти к выбору того или иного вида основания. Для выполнения поставленной задачи необходимо оперировать следующими проектными данными:

  • вес самого здания;
  • вес и площадь нулевого уровня;
  • снеговая и ветровая нагрузка, характерная данному климатическому поясу;
  • площадь подошвы цоколя;
  • тип почвы и уровень расположения грунтовых вод;
  • планировка дома, этажность, вид кровли и ее покрытие.

Существуют некоторые различия в подсчетах для разных видов основания.

Ленточный вид

Применительно к ленточному основанию расчет производится с учетом несущей способности грунта. Если значение воздействия на почву несколько выше допустимого, то проблема решается раздвижением опорной площади нулевого уровня, то есть увеличивается ширина ленты.

С помощью ряда размерных конфигураций путем перемножения получается объем рабочей конструкции, который в свою очередь умножается на плотность бетона. Полученный результат покажет массу основания. Далее опорная площадь ленточного фундамента определяется умножением ширины цоколя на его длину.

Площадь подошвы нулевого уровня дома разделить на общую длину всех несущих стен. Полученное значение будет равно минимально допустимой ширине ленточного фундамента, которая в свою очередь не может быть меньше толщины стены.

Нагрузка для столбчатой и свайной основы

В случае фундамента из столбчатых свай, если расчетное давление на грунт превышает допустимые значения, то необходимо увеличить количество либо диаметр свай. В некоторых ситуациях могут потребоваться оба варианта. Число свай, требуемых для конкретного строения, узнается из общего веса строительства поделенного на несущую способность отдельного столба. При этом последнее отличается в зависимости от вида сваи. Важно не забыть и о коэффициенте запаса 1,3 при вычислении массы здания.

Расчет нагрузки на столбчатый фундамент определяется исходя из количества устанавливаемых свай. Для этого площадь основания делится на число опор. Из полученного значения извлекается квадратный корень и результатом будет необходимый размер сечения одной сваи. Отдельным пунктом рассчитывается ширина и несущая способность ростверка свайного фундамента. Вычисления производятся по аналогии с ленточным типом.

Стоит отметить, что сваи для столбчатого фундамента выполняются шагом не более 2 м и располагаются в углах строения, а также в местах пересечения несущих конструкций. На сегодняшний день это наилучший вариант для дома, так как сваи устанавливаются ниже уровня промерзания грунта, что снижает риск возникновения дальнейших деформаций.

Общие рекомендации

Первоначальным проектным этапом является определение типа грунта. От этого будет зависеть глубина заложения будущего основания. Современных способов исследования существует масса, но самый доступный из них – выкопать несколько ям на участке земли под застройку и внимательно рассмотреть состав на срезе.

Глубина заложения цоколя определяется как зависимость показателей уровня сезонного промерзания почвы и типа грунта.

Тип грунта Уровень промерзания Глубина заложения
Скальный любой любая
Пески крупные и средние любой не менее 0,5 м
Пески мелкие и пылевидные более 2 м то же
Супеси менее 2 м не менее 0,7 м
Суглинок, глина менее 1 м Не менее расчетной глубины промерзания

Например: для Московского региона уровень промерзания грунта измеряется примерно в 140 см. На глинистой почве глубина заложения допускается только не меньше расчетной глубины промерзания. Отсюда величина заглубления цоколя будет не менее 1,4 м.

Определение нагрузки на основание здания позволяет:

1. выбрать наилучшее местоположение постройки;

2. свести к минимуму риск возникновения деформаций цоколя и стен;

3. предотвратить возможность проседания грунта и дальнейших деструктивных разрушений;

4. снизить расход используемых материалов.

Общее напряжение на фундамент делится на:

  • постоянное – от всего строения;
  • временное – от погодных и климатических условий.

Вес здания определяется суммарным подсчетом массы всех предметов, входящих в конструкцию дома, перекрытий, кровли, предполагаемой мебели и техники. Отсюда же вычисляется нагрузка стен на фундамент путем умножения площади и толщины стен и перегородок на массу основного материала.

Давление от кровли вычисляется исходя из величины проекции крыши, размера нагруженных сторон фундамента и общей массы. При этом играют роль конструктивные особенности, угол наклона и тип покрытия. Перекрытия также дают свое напряжение на нулевой уровень и опираются на две равнозначные стены. Площадь плиты равна величине здания, при этом необходимо учитывать их количество и удельный вес материала, из которого они изготовлены.

Показатель снегового давления воздействует на основание через стены и кровлю. Его легко можно определить, используя объем крыши, размер нагруженных сторон фундамента и общую снеговую нагрузку. Вес того или иного материала, снеговая и ветровая нагрузка – такие параметры, как правило, берутся из справочной литературы.

Суммируя показатели массы всей конструкции, полезную нагрузку, снеговой и ветровой коэффициент, получают общее значение давления на цоколь. Отдельно для дальнейших вычислений производится подсчет веса и площади фундамента.

Стандартная несущая способность любого грунта составляет 2 кг/см2. Коэффициент необходимо учитывать при определении ширины фундамента и предельно допустимого давления на почву.

Нагрузка на почву – это отношение веса здания вместе с основой к опорной площади цоколя. Величина не должна превышать 2 кг/см2. При несоответствии расчетного показателя значению стандарта решается вопрос об увеличении опорной площади основания в зависимости от его типа. При изменении конфигурации цоколя необходимо произвести новый расчет. Резюмировать все вышесказанное и автоматизировать процесс подсчета поможет онлайн калькулятор, который учитывает снеговую нагрузку конкретного региона и примерное наполнение дома (мебель, техника).