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
Исходные данные:
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:
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
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:
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.
