Разрабатываем проект строения самостоятельно

Разрабатываем проект строения самостоятельно

Расчёт фундамента под строящееся здание – достаточно сложная и трудоёмкая в плане всевозможных вычислений задача. Решить эту проблему самостоятельно трудно, ведь нужно учитывать большое количество параметров и величин. Но это обязательный этап проектных подготовительных работ, позволяющий определить глубину залегания фундамента, количество материалов и вид конструкции.

Для этого учитывают такие основные факторы:

• вес конструктивных элементов;
• вид и особенности почвы;
• глубину промерзания грунта;
• уровень грунтовых вод;
• эксплуатационную нагрузку (вес мебели, техники, людей);
• природные воздействия.

Самую большую нагрузку основание будет получать на боковых участках: это связано с тем, что на него будут опираться несущие стены и плиты перекрытия стропильной системы.

Основные параметры ленточного основания

Расчет бетона на ленточный фундамент

Для расчета количества бетона для фундамента этого типа, нужно знать размеры ленты:

• Ширину
• Высоту (глубина заложения фундамента плюс высота его надземной части)
• Общую длину(периметр внешних стен плюс длина внутренних)

Рассмотрим, как рассчитать количество бетона на ленточный фундамент, на примере. Возьмем общую длину ленты равную 30 м, ширину — 0,4 м, и высоту 1,9 м. Тогда общий расход бетона вычисляется следующим образом: 30×0,4×1,9=22,8 м3.

Формула для расчета нагрузки на фундамент

Для вычисления суммарной нагрузки на основание любого возводимого строения используется такая формула:

P = P1 + Pf

P – это общая нагрузка на основание здания;

P1 – суммарная нагрузка здания;

Pf – общая нагрузка самого фундамента

Суммарная нагрузка здания рассчитывается с учетом таких важных факторов, как масса стен строения, различных креплений, крепежей, обшивочных и других строительных материалов, крыши и теплоизоляции. Также именно к суммарной нагрузке здания относится итоговая цифра временной нагрузки, включающая в себя различные погодные факторы, людей в здании, бытовую технику и предметы мебели. В интернете можно найти готовые таблицы расчета нагрузки различных строительных материалов, используемых для возведения здания.

Расчет нагрузки снега проводится на основании показателей среднестатистического уровня снега за несколько предыдущих лет. Как правило, в зависимости от вида местности и географического расположения конкретного региона данный показатель может варьироваться от 190 кг/кв.м. до 50 кг/кв.м.

Расчет нагрузки ветра производится несколько иначе. Для определения данного показателя используется формула:

Нагрузка ветра (в тоннах) = площадь здания х (40 + 15 х высоту строения)

Суммарная нагрузка самого фундамента рассчитывается по формуле:

Нагрузка фундамента = Vф х Q

Можно сделать вывод, что данный показатель является результатом произведения объема фундамента на граничную плотность строительного материала, который применялся для возведения строения.

Общий объем фундамента можно узнать, если просто умножить площадь на высоту основания.

В случае, если основанием здания является столбчатый фундамент, то расчет нагрузки производится для одного столба путем умножения его объема на плотность. В свою очередь объем одного столба получают путем произведения его площади на высоту. Для того, чтобы узнать общую массу столбчатого фундаментного основания, следует умножить нагрузку одного столба на их количество.

На картинке — пример расчета свайных фундаментов в специальной программе

Что такое нагрузка на фундамент?

В это определение входит несколько параметров:

• постоянная нагрузка от дома (масса самого здания);
• временная нагрузка за счет климатических факторов, таких как ветер, дождь, снеговой покрыв на крыше, обильный мощный ливень;
• нагрузка от установленной в здании техники и интерьера (практически незначительная, часто не учитывается). При правильных расчетах рекомендуется добавлять коэффициент 1,05.

Профессиональные проектировщики, особенно пристальное внимание, обращают на расчет площади опоры основания на грунт. Тут осуществляется сбор и систематизация информации о структуре грунта, его несущей способности, а также типа и степени армирования фундамента. Пренебрегать такими показателями нельзя, ведь от них зависит выбор типа основания. Что позволяет сделать расчет нагрузки на фундамент:

1. Можно изначально подобрать оптимальное место для будущего дома. Ведь от размера нагрузки зависит способность здания противостоять подвижкам почвы и ветрам, а глубина залегания грунтовых вод – это место расположения дома.
2. Предотвратить разрушение несущих стен дома.
3. Предотвратить проседание грунта.
4. Снизить расходы на строительные материалы, ведь при правильном выборе фундамента можно использовать прочные и легкие строительные материалы.

Теперь пора попробовать самостоятельно рассчитать нагрузку на фундамент одноэтажного дома, сделанного из кирпича сплошной кладки, толщина стен составляет 50 см, площадь дома 10х10 метра (100 м²), есть подвальное помещение с железобетонными перекрытиями. Перекрытие первого этажа деревянное. Крыша двухскатная, имеет уклон 25 градусов, покрыта металлочерепицей.

Дом будет строиться в Подмосковье, тип грунта – суглинок, пористость 0,5. Сам фундамент ленточного типа, будет сделан из пористого бетона, толщина стенок ленты составляет 40 см (как и толщина стен). Все представленные данные можно выбрать из справочников, а также данные о почвах запросить в геодезической службе. Таким образом, для расчетов собраны все необходимые исходные данные, и можно приступать к расчету нагрузки фундамента такого здания.

Итак, рассмотрим последовательность расчета нагрузки на фундамент.

Зависимость глубины заложения фундамента от состояния грунта

Глубина фундамента

Глубина монтажа основания в целом зависит от глубины промерзания почвы и типа грунта. Тут стоит использовать справочные данные:

Учитывая, что глубина заложения фундамента должна быть больше, чем допустимая глубина промерзания почвы, тогда принимается значение 140 см. Но есть также и исключения.

Итак, с учетом обеих таблиц получается, что глубина заложения фундамента должна составлять не менее 140 см, причем тип грунта тут не играет существенной роли.

Нагрузка кровли

Нагрузка всегда ложится на несущие стены и перекрытия, если балки имеют способность передавать нагрузку на промежуточные элементы дома. Для обычной двухскатной крыши с небольшим углом наклона конструктивно предусматривается две равноценные наклонные деревянные стороны, нагрузка от которых равномерно распределяется между всеми несущими стенами.

Поэтому, тут нужно рассчитать площадь проекции крыши на горизонтальную поверхность, затем умножить ее на удельную массу строительных материалов для возведения крыши:

1. Расчет площади проекции крыши. Учитывая, что площадь дома составляет 80 м 2 , тогда проекция также будет составлять 80 м².
2. Длина фундамента – это сумма двух самых длинных сторон, на которые опирается крыша и несущие стены. Составляет она 10 х 2=20 м.
3. Площадь фундамента составляет 20 х 0,4=8 м².
4. Материал кровли – металлочерепица, угол наклона составляет 25º, поэтому нагрузка от кровли суммарно будет составлять 80/8 х 30=300 кг/м 2 .

Расчет нагрузки от снежной массы

Для крыш с большим углом наклона и оборудованных снеговой защитой, нагрузка будет минимальной. Многие проектировщики ее стараются не принимать во внимание. Но такая особенность кровли не относится к крышам с углом наклона до 10º или плоских конструкций. Тогда расчет снеговой нагрузки нужно делать в обязательном порядке и дополнительно усиливать чердачное помещение.

Нагрузка от перекрытий

Перекрытия также опираются на две основные несущие стены, но возможна нагрузка и на промежуточные перекрытия. При этом, принцип расчета практически не отличается, только нужно учитывать особенности перекрытий, а также материала, из которых они сделаны.

Площадь перекрытий всегда равна площади этажа (самого здания), поэтому тут достаточно только знать количество этажей, наличие или отсутствие подвальных помещений, а также материал перекрытия. Рассчитывается нагрузка следующим образом:

1. Площадь перекрытий равна 80 м². В доме есть их два − железобетонное над первым этажом и деревянное на стальных балках между подвалом и первым этажом.
2. Масса железобетонного перекрытия составит 80 х 500=40000 кг (где 500 – это удельная масса квадратного метра железобетона).
3. Масса деревянного перекрытия составляет 80 х 200=16000 кг.
4. Суммарная нагрузка на 1 м² составляет (40000+16000)/8=7000 кг/м 2 .

Нагрузка несущих стен

Нагрузка всех стен – это масса несущих стен, промежуточных конструкций, умноженная на удельный вес используемых строительных материалов. Полученный результат умножают на толщину стен и делят на периметр дома. Для примера можно посчитать нагрузку всех стен, сделанных из полнотелого кирпича:

1. Площадь стен: 3 х (10 х 2+8 х 2)=108 м 2 .
2. Объем – 108 х 0,4=43,2 м 2 .
3. Масса всех стен составит: 43,2 х 1800=77760 кг.
4. Площадь фундамента: (10 х 2+8 х 2)*0,4=14,4 м 2 .
5. Нагрузка стен: 77760/14,4=5400 кг.

Влияние грунта на глубину заложения фундамента

Зависимость выбора типа фундамента от вида грунта, хорошо описана в статье Фундамент под дом из пеноблоков на различных грунтах, а какие вообще бывают типы фундамента, для каких построек они предназначены, а так же об их достоинствах и недостатках, я рассказывал в статье Типы фундамента под дом в современном строительстве.

Грунт оказывает самое непосредственное влияние, как на тип фундамента, так и глубину его заложения.

Глубину заложения столбчатого или свайного фундамента рассчитывать не имеет смысла, как правило, столбы (сваи) закладываются ниже глубины промерзания на 30-40см, но обязательно на твердый грунт.

Плитный фундамент закладывается на глубину, зависящую исключительно от толщины монолитной плиты.

Остается разобраться с глубиной заложения ленточных фундаментов, в зависимости от типа грунта. Расчет заглубления такого фундамента производится на основании рекомендательной таблицы:

Формула для расчета площади фундамента

В наших расчетах мы будем использовать следующее неравенство:

S>a×F/(b×R), где
S – минимальное расчетное значение площади подошвы основания, см2;
a – коэффициент надежности (запаса), который принимается равным 1,2;
F – нагрузка на основание со стороны построенного на нем дома, значение получается при проведении расчета нагрузки на фундамент;
b – коэффициент условий работы, который зависит от типа грунта на строительном участке и конструкции дома. Так,
b=1, если дом будет каменным (жесткая конструкция), а грунт – преимущественно пластичная глина;
b=1,1 – для деревянных и каркасных сооружений, длина которых больше высоты в 4 раза, грунт – глина пластичная;
b=1,2, если соотношение длины здания к высоте меньше 1,5, грунт – глина слабопластичная (или песок небольшой влажности, пылеватый) либо для жестких построек на песчаном грунте;
b=1,3 – для любых домов, если грунт – мелкие пески;
b=1,4 – для любых длинных построек, если грунт – крупный песок;
R – расчетное сопротивление грунта, кг/см2 (данные таблицы, представленной ниже, актуальны при условии, что фундамент будет заглублен на 1,5…2 м.) Но как быть, если мы планируем возводить основание мелкого заглубления на глубину h? В этом случае необходимо сделать поправку по формуле, приведенной ниже:
R=0,005R0(100+h/3), где R0 – табличное значение. В данном случае расчетное сопротивление будет меньше, ведь с увеличением глубины ввиду уплотнения грунта его несущая способность увеличивается.

Теперь, независимо от типа фундамента, вы можете подсчитать минимальную его площадь, от которой уже легко отталкиваться в дальнейших расчетах, например, проводя расчет прочности.

Пример расчета площади основания

Предположим, мы решили строить сруб, представленный на рисунке ниже. Исходные данные: сруб 9×3×3 м, деревянный, общая масса (нагрузка на основание) ≈20 000 кг, грунт – пески средней крупности и плотности (R=3,5), коэффициент условий работы принимаем равным 1,3. Фундамент будет заглублен на 1,5 метра для придания постройке устойчивости. Получаем, что S>20000×1,2/3,5×1,3, S>5275 см2 или S>0,53 м2. Принимаем площадь равной 0,54 м2.

Подбираем тип фундамента

В нашем случае мы отдаем предпочтение столбчатому фундаменту:

• на участке имеется существенный уклон, который весьма дорого устранить;
• грунт и нежесткая конструкция сруба позволяют воспользоваться таким основанием;
• это один из самых дешевых вариантов, который можно сделать своими руками, не прибегая к задействованию тяжелой строительной техники. Да и бетон для фундамента можно приготовить прямо на участке, ведь его объем для столбчатого основания невелик

Рассчитываем количество опор

Принимаем к установке столбы с размерами опоры 0,3×0,3 м. Получается, что площадь подошвы каждого такого столбика будет равной 0,09 м2. Нам потребуется: 0,54/0,09 =6 столбов. Расчет толщины фундамента проводится исходя из условий строительства и проекта дома – об этом мы поговорим в одной из следующих статей.

Как посчитать объем бетона для фундамента

Формула расчета объема бетона известна с уроков начальной школы. Для прямоугольного параллелепипеда, формой которого можно представить подавляющее число видов фундаментов и их составных частей, объём вычисляют перемножением трёх размеров — ширины, высоты и длины. Они должны быть выражены в одинаковых единицах измерений — метрах или дециметрах (м, дм). Объём получится в кубических метрах или дециметрах (м³, дм³).

В случаях, когда фундамент содержит отличные от прямоугольного параллелепипеда формы, их объёмы считают по геометрическим формулам, которые можно найти в любом справочнике. Так, объём цилиндра V=π·R²·h, где R — радиус основания, π — число 3,14, h — высота. Объём конуса V=1/3·π·R²·h. Объём треугольной призмы V=1/2·а·h·H, где а — длина основания треугольника, h — высота треугольника, H — высота призмы.

Объем бетона для плиты можно посчитать так же, как рассчитывают параллелепипед (см.выше). Если конструкция содержит треугольники или части круга (например, под эркер), их выделяют, рассчитывают отдельно их объёмы и суммируют с основным значением. Среди наших услуг есть также проектирование домов из несъемной опалубки.

Чтобы посчитать объём заливаемого бетона при постройке ленточного фундамента, нужно представить его себе как параллелепипед, ширина которого — расстояние между щитами опалубки, высота — замер от дна траншеи до верха опалубки, длина — протяжённость всего периметра фундамента, включающего и перегородки. Перемножение трёх величин даст искомый результат.

При выборе строительного материала, важно знать его плотность – она определяется отношением массы к объему. Чем мельче зерно, тем выше его насыпная плотность, он плотно уляжется и у трамбуется, без зазоров. Вес 1м3 щебня выше, чем мельче фракция. Узнать насыпную плотность можно в домашних условиях. Необходимо взвесить корыто, где будет раствор. Затем насыпать в него щебенку – до краев и снова взвесить. Далее, считать по формуле –
P = (m2 – m1) : V. Здесь Р плотность, m2 – вес корыта со щебнем, m1 – вес пустого корыта, V – объем корыта, который мы узнаем, перемножив его длину, ширину и высоту. Более точные расчеты делаются специалистами в лабораторных условиях.
При строительных работах насыпная плотность является важным показателем. От нее зависит прочность возводимых объектов.

Показатели плотности (кг/м3) для разных видов:
• гранитный – 1300-1700;
• шлаковый – 800;
• известняковый – 1250-1300;
• гравийный – 1350-1450

Общая смета

Подводя итог, чтобы вся изложенная теория стала чуточку понятнее, приведём пример расчёта основания для одноэтажного дома.

Здание габаритами 6х10 м, с внутренней шестиметровой стеной. При этом высота первого этажа – 3 м, а высота чердака – 2 м.

Как вы видите, расчёт фундаментов – не настолько сложная наука, чтобы отказываться от стройки своими силами, и данный пример расчёта фундамента приведён здесь как главное доказательство.

Разбираемся с методами крепления ламината на стену. О нюансах установки можете узнатьздесь.

О выборе и укладке теплого электрического пола для дома читайте в нашей статье.

• Следующая запись Водонепроницаемая битумная мастика для гидроизоляции фундамента: виды, преимущества, технология нанесения

Наверно, чтобы все так точно рассчитать, надо академию строительную закончить))) А мы на даче, когда дом строили, сперва прикинули, сколько будут стоить работы по фундаменту. Конечно, без главных параметров, как здесь и написано, не обошлись. Посчитали все, потом и у прораба проконсультировались. Наши и его расчеты совпали: как правило, бюджет на строительство любого фундамента (свайный, наверное, дороже обойдется) составляет до 35% от бюджета всей стройки.