Как выполнить расчеты по ленточному фундаменту?

Подбор ширины подошвы ленточного фундамента и расчет площади сечения арматуры.

Данный калькулятор позволяет выполнить подбор ширины ленточного фундаментного фундамента и диаметр арматуры под заданную нагрузку. В данном расчете нормативная нагрузка равна расчетной в запас. За основу расчета взят пример расчета ленточного фундамента из учебника А.П. Мандриков «Примеры расчета железобетонных конструкций». (330-333 стр.)

Как сделать расчет ленточного фундамента

Наиболее часто ленточные фундаменты встречаются при строительстве жилых и общественных зданий. Железобетонные ленточные фундаменты выполняют сборными или монолитными.

1. Сбор нагрузок

На ленточный фундамент действуют временная и постоянная нагрузка

К постоянным нагрузкам относятся:

• суммарный собственный вес стены, включая вес фундаментных блоков или монолитной стены;
• собственный вес всех перекрытии, включая постоянные нагрузки, действующие на перекрытия;

К временным нагрузкам относятся:

• полезная нагрузка (в зависимости от назначения здания);
• кратковременная нагрузка (снеговая, ветровая);

2. Определение глубины залегания

Глубина залегания ленточного фундамента зависит от района строительства. Принимается по картам районирования.

3. Определение размеров подошвы фундамента

Так как на ленточные фундаменты в основном действует равномерная нагрузка, поэтому ширина подошвы принимается одной ширины b. Для удобства расчета мысленно вырезают отрезок фундамента длиной 1 м и по собранной нагрузке N вычисляют требуемую ширину подошвы фундамента. Окончательную ширину подошвы округляют в большую сторону кратно 200 мм. Толщину подошвы фундамента h рассчитывают на поперечную силу Q=pc таким образом, чтобы не было необходимости закладывать поперечную арматуру.

4. Определение сечения и диаметра арматуры

Если по расчету оказывается, что ширина подошвы фундамента больше толщины стены, то необходимо вычислить площадь расчетной арматуры в выступающей части подошвы. Диаметр арматуры находят по максимальному изгибающему моменту M, расположенный в месте опирания монолитной фундаментной стены или фундаментных блоков на подошву фундамента. На подошву фундамента воздействует реакативное давление грунта p без учета массы грунта на выступающей части подошвы фундамента. Шаг арматуры в основном принимают 200мм. По полученной площади арматуры и заданному шагу арматуры — находят диаметр арматуры. Так как находят количество арматуры для отрезка в 1 м, то количество всегда получается 6 штук в 1 метре погонном фундамента.

Метод расчета

Ленточный фундамент можно рассчитать двумя способами: по несущей способности грунтов под подошвой и по их деформации. Более прост первый способ. Его и рассмотрим.

Мы точно знаем, что первым строится фундамент. Но проектируется он в последнюю очередь. Его задача передать нагрузку от дома. А ее мы будем знать лишь после того, как определимся с типом всех строительных материалов и их объемов. Так что до начала расчета фундамента необходимо:

• начертить план всего здания со всеми простенками;
• решить, нужен или нет подвал, и какой он должен быть глубины, если нужен;
• знать высоту цоколя и материал, из которого он будет сделан;
• определиться с типом и толщиной используемых материалов для утепления, ветрозащиты, гидроизоляции, отделки как внутри, так и снаружи.

По всем используемым во время стройки материалам нужно найти их удельный вес. Желательно составить таблицу: работать будет проще. Только после этого можно приступать к расчету.

Для расчета ленточного фундамента вам понадобится проект с подробным указанием используемых материалов и их толщины

Ленточный фундамент чаще всего делают монолитным или сборным бетонным. Намного реже сегодня делают кирпичные или бутобетонные ленты: они менее надежны, но при этом для их строительства требуется большее количество материала, хотя стоимость его может быть меньше.

Условно расчет ленточного фундамента можно разбить на несколько этапов:

• Определение нагрузки на фундамент.
• Выбор параметров ленты.
• Корректировка в зависимости от условий.

Теперь обо всех этапах подробнее.

Нагрузка от дома и фундамента

В специальных справочниках вы можете найти средние значения удельных весов различных конструкций дома. Зная площадь этих элементов, несложно подсчитать и примерную нагрузку от них на грунтовое основание.

Также необходимо брать в расчет временные нагрузки, которые создаются, например, снежным покровом. Для средней полосы России удельную нагрузку снежного покрова принимают равной 100 кг на каждый квадратный метр кровли, для южной – 50, для северной – 190. Соответственно, эти величины нужно умножить на значение площади кровли.

Также нужно принимать во внимание нагрузку от фундамента. Но, т.к. для расчета этой нагрузки нам необходимо знать его площадь (для измерения объема, а затем и его массы), что в свою очередь усложняет работу формулы определения площади подошвы, принимаем фундамент с одной внутренней стеной и шириной полосы, равной 400 мм. Далее объем умножаем на среднюю плотность железобетона (2400) и получаем нагрузку. Свайно-ленточный фундамент рассчитывается по более упрощенной схеме.

Осталось только сложить все нагрузки и подставить их в формулу, чтобы провести расчет общей площади ленточного фундамента и сделать корректировку на ширину каждой полосы и их длину.

Выбор марки бетона для ленточного фундамента

Марка бетона для ленточного фундамента должна выбираться с учетом некоторых аспектов. Для зданий, возводимых без подготовленного проекта, можно использовать бетон класса В15, марки М200.

Строительство на участке, где грунтовые воды находятся близко к поверхности, предполагает применение бетона, марка которого не ниже М300. В случае формирования бетонной подушки под основанием для ее изготовления вполне подойдет бетон марки М100 или выше.

Для понимания характеристик той или иной марки материала нужно рассмотреть их более подробно:

• М100. Чаще всего применяется как основа для дорожного полотна или как материал для литья полов. Изготовление монолитного фундамента из такого бетона предполагает такой расход: 220 кг на 1 куб.метр;
• М200. Наиболее частое применение этой марки встречается в сооружении фундамента для подпорных элементов, всевозможных площадок, а также зданий промышленного назначения. Фундамент из этой марки цемента предусматривает расход 280 кг состава на 1 куб.метр;
• М250. Преимущественно используется для формирования лестничных пролетов и ограждений. Расход этой марки составляет 330 кг на 1 куб.метр. Эта система зарекомендовала себя как достаточно дорогостоящий материал, качество которого уступает цене, поэтому особым спросом он не пользуется;
• М300. Наиболее применимая марка цемента, использование которой возможно для любых целей и задач. Раствор на основе такого бетона может послужить основой для подпорки стен, формирования отмостки или укладки дорожного полотна. Расход материала составит 380 кг смеси на 1 куб. метр.
• Использование специальных добавок может существенно улучшить характеристики бетона и даст возможность осуществлять работы при температуре в пределах 180 градусов.
• М400. Это особая марка бетона, которая позволяет работать в условиях повышенной влажности. Применяется при сооружении транспортных магистралей, мостов и подводных конструкций.
• М500. Эта марка бетона служит дополнительным ингредиентом при формировании раствора для бетонирования, штукатурки и укладки кирпича. Добавление М500 улучшает устойчивость раствора к воде, морозу, и в целом делает его более долговечным. Часто находит применение при сооружении промышленных объектов с отвесными конструкциями.

При выборе бетона также нужно учитывать его класс, который маркируется буквой В. Этот параметр указывает на уровень прочности материала.

Учитывая имеющуюся информацию, можно сделать вывод, что расчет бетона для формирования фундамента ленточного типа не предполагает наличия специальных знаний.

Для этого нужно лишь определить объем самого фундамента, вычислить который можно измерив его периметр, глубину его подземной части и высоту надземной, а также выбрать марку бетона, соответствующую характеристикам объекта и условиям использования.

Для облегчения задачи или проверки своих расчетов можно воспользоваться онлайн калькуляторами, которые выдадут точные данные после введения всех параметров сооружаемой конструкции.

Расчет нагрузки для свайного фундамента

Расчет нагрузки на свайный фундамент выполняется таким образом:

• Полная масса будущего здания умножается на коэффициент запаса надежности.
• Опорная площадь 1 квадратного сечения сваи определяется путем перемножения размеров двух сторон. При использовании круглых свай опорная площадь одной из них вычисляется по формуле: R2×3,14. Затем полученные данные умножаются на количество используемых свай, задействованных в фундаменте.
• Теперь необходимо узнать нагрузку на 1 см 2 грунта, для чего масса здания делится на опорную площадь фундамента, и удостовериться, что нормативная допустимая нагрузка на грунт в норме.

Одной из особенностей свайного фундамента является правильный выбор сечения и длины свай, для чего нужно знать особенности грунта. Например, в некоторых районах, свая длиной в 3 м может не дойти до твердого основания, и приобретать опоры нужно только после предварительной геологической разведки.

В случае необходимости грунт можно уплотнить путем вбивания дополнительных, не предусмотренных проектом свай, но это приведет к дополнительным, незапланированным затратам.

Важность определения типа грунта

От показателей несущей способности грунта будет зависеть на какую глубину нужно погружать сваи и выкапывать траншею для опалубки и заливки ленты, учитывается расчетная глубина основания. Анализ структуры грунта можно сделать тремя способами:

1. Выкопать в разных местах размеченной территории под будущее здание или баню вертикальные углубления, и проанализировать структуру грунта.
2. Взять на анализ керн грунта на различной глубине способом глубокого бурения;
3. Обратиться в геологическую службу, а она предоставит приблизительную карту грунтов на данной территории с указанием уровня залегания грунтовых вод.

Большинство срезов покажет, что грунт на различной глубине не однороден. Сначала идет слой рыхлой плодородной почвы, которую необходимо полностью снять. Затем возможен суглинок или песок, на таком грунте строить фундамент лучше сразу на сваях. Возможен вариант каменистой почвы (содержащих в профиле значительное количество каменистых отдельностей более 5% от массы), которая идеальна для мелкозаглубленного ленточного фундамента.

Любой песчаный или глинистый сухой грунт, независимо от структуры, имеет несущую способность от 2 кг/см 2 . Это исходная величина для первичного расчета будущей конструкции фундамента, а также глубины его залегания. Большинство бань и небольших деревенских дач строятся из древесины или кирпича. Грунт массу легкого здания хорошо выдерживает, и будет достаточно рассчитать необходимое количество строительных материалов. Но можно себя и подстраховать, увеличив ширину подошвы.

Если приходится увеличивать ширину подошвы фундамента, нужно обязательно повторно рассчитать необходимое количество строительных материалов, а также толщину свай для бани, например, если используется свайно-ростверковое основание.

Геологическая разведка даст ответ на ключевой вопрос, на каком уровне находится граница промерзания почвы. Ниже этого уровня грунт уже максимально уплотнен, поэтому он способен выдерживать огромные нагрузки. Оптимальное решение – это начать строить подошву фундамента уже ниже границы промерзания. Грунт, расположенный выше уровня промерзания, насыщен влагой, поэтому в зимний период увеличивается в размерах. В результате, возникает деформация строительных конструкций и любое здание, даже баня, со временем просто разрушится.

Расчет глубины заложения

Перед началом работ над возведением ленточного фундамента, нужно не только нанести разметку по сделанным заранее расчетам, но и знать так же глубину заложения фундамента.

В расчете этой величины важно учитывать все факторы, такие как: плотность почвы, глубина промерзания грунта, залегание грунтовых вод и размеры будущего строения.

К вашему сведению: глубина промерзания в средней полосе составляет около 1,8 метра.

Промерзание почвы важно брать с учетом особенностей климата вашего региона, так как это впрямую влияет на пучнистость грунта.

Чем плотнее и жестче почва, тем менее глубокий придется закладывать фундамент. Обычно ленточный фундамент делают не более чем на половину глубины промерзания.

Кроме того ленточный фундамент большое влияние производят грунтовые воды. В случае, если они не достигают уровня промерзания, тогда их влиянием можно пренебречь.

Но если достигают, тогда фундамент делается на всю глубину промерзания.

Расчет фундамента, не может быть верно произведен без правильно рассчитанного веса здания. Чем тяжелее дом, тем разумеется фундамент должен быть крепче.

При расчете нужно учитывать вес отделки, облицовки, снеговой нагрузки и т.п. а не только вес стеновых строительных материалов. Естественно чем больше предположительная нагрузка, тем шире нужно делать фундамент.

Виды ленточных фундаментов

Ленточные основания бывают 2-х типов:

• монолитные
• сборные.

Монолитные ленточные фундаменты отличаются наличием арматурного каркаса, впоследствии заливаемого бетонным раствором непосредственно на стройплощадке. Благодаря этой технологии, обеспечивается неразрывность конструкции. Сборные основания формируются из предварительно изготовленных в заводских условиях железобетонных блоков.

Между собой блочные конструкции скрепляются цементным раствором и методом армирования. Различают ленточные фундаменты по степени заглубления: глубокозаглублённые, мелкозаглублённые. Определяется глубина, в зависимости от несущих характеристик грунта и предполагаемой проектной нагрузки.

Порядок расчета

При проведении подготовительных конструкторских работ необходимо определиться со следующими значениями:

1. глубина заложения фундамента;
2. ширина подошвы (по расчету);
3. ширина ленты.

Ширина подошвы и ленты будут различаться при строительстве дома на фундаменте т-образного типа. При применении прямоугольного сечения опорной конструкции, эти значения равны. Т-образные ленты применяются для возведения массивных зданий из кирпича, широкая подошва фундамента снижает давление на единицу площади от здания на грунт. Если дом строится по каркасной технологии или из бруса, достаточно прямоугольного фундамента. Расчет подошвы для монолитного и сборного фундамента не отличаются.

Чтобы найти или рассчитать нужные значения, работы проводятся в несколько этапов:

1. изучение характеристик грунта;
2. назначение глубины заложения;
3. сбор нагрузок;
4. расчет по несущей способности.

Каждый из этих этапов имеет свои особенности, поэтому требует отдельного рассмотрения.

Геологические условия участка

Для частного дома проводить дорогостоящие геологические исследования нецелесообразно. Все, что необходимо узнать это:

• тип грунта;
• уровень нахождения грунтовых вод;
• наличие линз слабого грунта.

Это можно определить двумя способами:

• отрывка шурфов;
• бурение.

Исследование почвы необходимо проводить на 50 см ниже предполагаемой отметки ленточного фундамента, которая на данном этапе принимается в зависимости от наличия подвала и величины промерзания (подробнее в следующем пункте).

Шурфы представляют собой ямы прямоугольного сечения, земляные работы можно проводить с помощью обычной лопаты. Грунт анализируется по стенкам откопанного шурфа. Бурение в условиях самостоятельного возведения дома можно проводить ручным буром. Анализ проводят по почве на лопастях инструмента.

Необходимо выбрать несколько точек для исследования, все они располагаются под пятном застройки дома. Одну скважину или шурф делают в самой низкой точке участка. Чем больше точек для исследования взять, тем точнее будут результаты, но главное не переусердствовать.

Если грунтовые воды не найдены, можно принимать фундаменты глубокого заложения и обустраивать в доме подвальные помещения. Если УГВ располагается на глубине 1 м от поверхности земли и ниже, самым простым решением станет устройство мелкозаглубленных опор (50-60 см). Более сложным для выполнения вариантом будет устройство заглубленной ленты с дренажом и надежной гидроизоляцией подвала (снаружи и изнутри).

По типу найденных грунтов определяют их несущую способность, которая потребуется в дальнейшем расчете.

* грунт не подходит в качестве основания. Требуется полная его замена на песок крупной или средней фракции. В данном случае лучше остановиться на применении свайного фундамента или монолитной плиты.

Назначение глубины заложения

Как уже говорилось ранее, отметка подошвы зависит от уровня грунтовых вод. Изучив характеристики основания и обозначив допустимые границы, рассматривают другие факторы.

При наличии подвала, отметку подошвы выбирают не менее чем на 20-30 см ниже пола по подвала. Промерзание почвы также влияет. Лучше опирать конструкции дома на незамерзающий слой почвы. Для различных регионов он отличается. Самые точные значения приведены в СП «Строительная климатология». Значения для некоторых городов приведены в таблице.

Сбор нагрузок

Нагрузки разделяют на два типа: временные и постоянные. Постоянные — масса конструкций здания, временные — людей, мебели, оборудования, снега.

Чтобы рассчитать все значения достаточно воспользоваться таблицей.

Каждое значение, перед тем как взять в расчет, требуется умножить на коэффициент надежности по нагрузке. Для металлических элементов он составляет 1,05, для деревянных — 1,1, для железобетонных заводского изготовления — 1,2, для железобетонных, изготавливаемых на стройплощадке — 1,3. Полезная нагрузка умножается на 1,2, а снеговая на 1,4. При уклоне кровли свыше 60 градусов нагрузку от снега в расчет принимают равной нулю.

Расчет ширины подошвы

Фундамент — это конструкция передающая нагрузку от дома на грунт, т.е. при расчете фундамента по несущей способности главным параметром является несущая способность грунта под ним. По сути расчет несущей способности сводится к расчету минимальной площади опирания фундамента на грунт, при которых его пространственные характеристики останутся в заданных пределах в течение всего времени эксплуатации здания, при заданной массе строения (считается из учета проекта). Варьируя ширину фундамента можно изменять удельное давление (давление на единицу площади кг/см²) здания на грунт. Т.к. периметр строения известен из проекта, нужно определить минимально возможную ширину ленточного фундамента.

Рассчитать фундамент можно по формуле:

где В — значение требуемой ширины подошвы фундамента, L — общая длина всей ленты по периметру дома и внутренних несущих стен, R — несущая способность грунта (по таблице выше), P — масса дома с учетом всех нагрузок, умноженных на коэффициенты запаса по несущей способности.

Пример расчета

Для более точного представления, приведем пример для двухэтажного дома из бруса размерами 6 на 6 м и высотой этажа 3 м. Наружные сены на втором этаже(мансардном) имеют высоту 1,5м. Кровля из битумной черепицы, фундамент ленточный мелкого заглубления (60 см). Пример предусматривает район строительства — г.Москва. Опирание выше глубины заложения обусловлено высоким УГВ, для защиты от сил морозного пучения предусмотрено утепление ленты фундамента пенопластом (в расчет не учитывается). Геологические исследования показали, что на выбранной глубине опирания находятся суглинки.

Рассчитать нагрузки можно в табличной форме.

Итого с учетом всех коэффициентов — 63700 кг.

В примере ленточный фундамент закладывается под наружные стены и под внутреннюю. Подбираем ширину в зависимости от толщины стен. Предварительно значение ширины равно 25 см. Высота цоколя равна 40 см, глубина заложения 60 см, общая высота фундамента -100 см.

Предварительная масса ленточного монолитного фундамента = (6 м * 4 шт + 6 м * 1 шт) * 1 м (высота) * 0,25 м (ширина) * 2500 кг * 1,2 (коэффициент надежности по нагрузке) = 18750 кг .

Общая нагрузка от дома — 82450 кг. Периметр фундамента L=5 шт * 600 см = 3000 см.

В = Р/(L) * R = 82450/(3000 см * 3,5 кг/см²) = 7,85 см.

Такое небольшое значение в примере получено из-за небольшого веса здания из бруса и достаточно высокой несущей способности ленточного фундамента. Принять число меньше ширины стен возможно только при кирпичном здании (допускается свесы кладки до 10 см), но в тоже время принимать значение ширины фундамента меньше 30 см для частного дома не рекомендуется, поэтому остается величина 30 см (под внутреннюю стену можно сделать 25 см). Пример предусматривает прямоугольное сечение ленточного фундамента.

Если предварительная ширина фундамента отличается от конечной в меньшую сторону или в большую менее, чем на 5 см, перерасчет конструкции не требуется. При получении значения отличающегося от предварительного более чем на 5 см в большую сторону расчет проводят еще раз с полученной шириной. В данном случае нужно провести расчет веса фундамента заново, но мы не будем этого делать, так как и так понятно что запас просто огромный.

Рассчитать ленточный фундамент по примеру с учетом несущей способности для дома из бруса просто. Действие не отнимет большого количества времени, но обеспечит высокую надежность.

Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.