Расчет ленточного фундамента: сбор нагрузок и определение ширины

Наибольшей популярностью в частном строительстве пользуются ленточные фундаменты. Их можно использовать для разных домов на разных типах местности, их можно рассчитать вручную. Для этого не нужны знания высшей математики или сопротивления материалов. Есть метод, в котором все просто, но громоздко: нужно собрать много данных. Такой расчет ленточного фундамента называется «несущей способностью грунта». Но для начала нужно будет собрать из дома грузы: посчитайте, какая масса будет приходиться на каждый квадратный метр (сантиметр) основания. Итак, выбирая ширину подошвы фундамента, выбирайте ее оптимальную ширину.  

В данной статье описана методика расчета параметров ленточного фундамента (ширины) исходя из несущей способности грунтов

Метод расчета

Ленточный фундамент можно рассчитать двумя способами: по несущей способности грунтов под подошвой и их деформации. Первый способ проще. Мы это учтем.

Мы точно знаем, что в первую очередь закладываются основы. Но он разработан в последнюю очередь. Его работа – доставить груз из дома. И мы узнаем об этом только после того, как определимся с типом всех стройматериалов и их объемами. Поэтому перед тем, как приступить к расчету фундамента, необходимо:

• начертить план всей постройки со всеми стенами;
• решить, нужен ли подвал и какой глубины он должен быть при необходимости;
• определить тип и толщину материалов, используемых для утепления, ветрозащиты, гидроизоляции, внутренней и внешней отделки.
• знать высоту основания и материал, из которого оно будет выполнено;

Для всех материалов, используемых при строительстве, необходимо определить их удельный вес. Рекомендуется составить таблицу – работать будет легче. Только после этого можно приступать к расчету.

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

Ленточный фундамент часто делают из монолитного или сборного железобетона. Гораздо реже сегодня бетонные ленты делают из кирпича или щебня – они менее надежны, но при этом для их строительства требуется больше материала, хотя его стоимость может быть ниже.

Условно расчет ленточного фундамента можно разделить на несколько этапов:

• Определение нагрузки на фундамент.
• Выбор вариантов ленты.
• Регулировка в зависимости от условий.

Теперь обо всех этапах подробнее.

Сбор нагрузок на фундамент

На этом этапе суммируется масса всех использованных для строительства строительных материалов:

• чердаки и материалы для них;
• потолок и чердак;
• изоляция и внешняя отделка от жары и ветра;
• стены – внешние и внутренние (берется общая площадь без учета вырезов на дверях и окнах);
• лестницы и другие элементы интерьера дома;
• система балок и кровельных материалов;
• подвал и фундамент (для начала – примерно);
• крепеж (гвозди, шурупы, шпильки и т д)

  Таблицу средних нагрузок различных типов узлов дома можно использовать на предварительном этапе – при оценке примерного уровня затрат

Как уже было сказано, к этому моменту уже должен быть готов строительный проект с более-менее точными размерами. Рассчитать массу применяемых стройматериалов просто: найдите площадь, на которой он будет располагаться, умножьте на удельный вес, получите массу.

Если рассчитанный элемент прямоугольный, найдите его площадь, умножив длину сторон. Если считать в метрах, получится m2. Умножив на толщину материала в тех же единицах (в метрах), получим объем в кубических метрах – м3. Так будет удобнее работать: большая часть удельного веса стройматериалов дается в килограммах на кубический метр (кг / м3). Умножая найденный объем на удельный вес материала, мы получаем массу материала для этой плоскости.

Пример расчета массы стены

Чтобы было понятнее, возьмем пример. Рассчитываем, сколько будет весить стена из профилированного бруса сосны 150 * 150 мм, с липовым покрытием толщиной 14 мм, обрешетки из бруса сосны 50 * 20 мм. Стена имеет длину 4 м и высоту 2,8 м.

Удельный вес покупных пиломатериалов сосны (может быть разным) 570 кг / м3, покрытия 530 кг / м3, бруса 510 кг / м3.

Пример расчета нагрузки на стену

Площадь стен: 4м * 2,8м = 11,2м2.

Объем древесины в стене будет 11,2 м2 * 0,15 м (толщина древесины) = 1,68 м3.

Умножив объем на удельный вес бруса, получается масса стены: 1,68 м3 * 570 кг / м3 = 957,6 кг.

Теперь находим объем облицовки на стене: 11,2 м2 * 0,014 м (толщина облицовки) = 0,16 м3.

Давайте узнаем, сколько весит покрытие, умножив его удельный вес на объем: 0,16 м3 * 530 кг / м3 = 84,6 кг.

Количество поворотов считается по-разному: определяем, сколько досок прибито. Прибиваем обрешетку по длине с шагом 60 см. У нас получится 5 полосок длиной 4 м. Всего будет 20 погонных метров. Теперь находим объем: 20 мп. * 0,05 м * 0,02 м = 0,02 м3.

Теперь находим массу обрешетки: 0,02 м3 * 510 кг / м3 = 10,2 кг.

Теперь находим массу всех материалов для стены: 957,6 кг + 84,6 кг + 10,2 кг = 1052,4 кг.

Мы думаем, что принцип ясен. Но чтобы так пересчитать каждую стену, нужно много времени. Так вы можете упростить задачу: определите, сколько весит квадратный метр стены, затем найдите площадь всех стен с одинаковой отделкой и получите их общую массу.

Мы рассчитали, что масса стены площадью 11,2 м2 составит 1052,4 кг. Получается, что квадрат весит 1052,4 кг / 11,2 м2 = 93,96 кг / м2. Теперь, посчитав площадь всех стен с такой отделкой, можно найти их общую массу. Пусть их общая площадь будет 42 м2. Так они будут весить 42 м2 * 93,96 кг / м2 = 3946,32 кг.

Используя эту технику, найдите массу всех перечисленных элементов. Если они имеют сложную геометрию, разбейте их на простые формы, и так вы определите площадь. В остальном проблем быть не должно.

Полезная нагрузка дома

Помимо строительных материалов, на фундамент будет давить вся обстановка в доме: мебель, техника, люди и т.д. Счет всего этого очень длинный, поэтому при планировке предполагается, что полезная нагрузка на квадратный метр составляет 180 кг / м2. Чтобы найти общую полезную нагрузку дома, умножьте его площадь (всех этажей) на это число.

к общей загрузке дома необходимо добавить загрузку всех предметов интерьера, оборудования и так далее

Снежная нагрузка

В большинстве регионов также необходимо учитывать нагрузку на фундамент от снега. Снеговые нагрузки определяются по регионам (см. Фото), их значения приведены в таблице.

Снежные нагрузки в России (чтобы увеличить изображение щелкните по нему правой кнопкой мыши)

Но ведь крыши разные и на них накапливается разное количество снега. Поэтому в зависимости от угла наклона применяются коэффициенты:

• угол наклона меньше или равен 25 ° – коэффициент равен 1 (снеговая нагрузка берется из таблицы без изменений);
• угол наклона больше или равен 60 ° – коэффициент равен 0 – снеговая нагрузка не учитывается.

Во всех остальных случаях (угол наклона кровли от 25 ° до 60 °) значения выбираются от 0 до 1 (строится график и по нему определяется коэффициент).

Как рассчитать снеговую нагрузку на крышу? Вы нашли свой регион, вы знаете среднюю нагрузку на квадрат кровли, вы определили коэффициент. Теперь нужно умножить общую площадь крыши на все эти числа.

Снежные нагрузки в Украине (чтобы увеличить изображение щелкните по нему правой кнопкой мыши)

Пример: пусть снеговая нагрузка в районе 180 кг / м2, общая площадь крыши 65 м2, коэффициент учета угла ската крыши 0,82 (угол наклона примерно 30 °). Находим снеговую нагрузку: 65 м2 * 180 кг / м2 * 0,82 = 9594 кг.

Эту нагрузку нужно будет добавить к массе дома и его полезной нагрузке.

Расчет основы полоски: определяем ширину подошвы

При расчете ленточного фундамента необходимо будет определить два его параметра:

• глубина установки + высота основания = высота;
• ширина ленты;

Третий – длина – известен. Это сумма длин всех стен, под которые будет закладываться фундамент.

Глубина укладки во многом определяется исходя из типа грунта под подошвой. Общие рекомендации можно найти в таблице, а описание определения глубины кладки смотрите в статье «Какой глубины должен быть фундамент».

Таблица с рекомендуемой глубиной фундамента в зависимости от типа почвы и уровня грунтовых вод (щелкните правой кнопкой мыши, чтобы увеличить изображение)

Допустим, глубина фундамента для наших условий меньше уровня промерзания грунта, высота подвала 20 см. Промерзание грунта в нашем районе 1,4 м. По рекомендациям фундамент должен быть на 15 см ниже уровня промерзания уровень замерзания. Получаем общую высоту: 1,4м + 0,2м + 0,15м = 1,75м.

Теперь нужно рассчитать ширину ленточного фундамента. Это зависит от расстояния, на котором расположены стены, и от материала, из которого мы будем их строить. Рекомендуемые значения приведены в таблице.

Выберите ширину фундамента в соответствии с материалом и расстоянием между стенами (чтобы увеличить размер изображения, щелкните по нему правой кнопкой мыши)

Расчет нагрузки на фундамент

Теперь нужно найти силу, с которой дом будет давить на фундамент. Для этого общая масса дома (масса всех элементов + полезная нагрузка + снег) делится на площадь фундамента.

Площадь ленточного фундамента находим, умножив его длину на ширину, выбранную в предыдущем абзаце. Затем делим общую нагрузку дома на площадь фундамента в квадратных сантиметрах. Получаем удельную нагрузку на каждый квадратный сантиметр ленточного фундамента.

Пример. Пусть нагрузка дома составит 408 000 кг, площадь ленточного фундамента (длина 4400 см, ширина 30 см) – 132 000 см2. Разделив эти значения, мы получим: 3,09 кг прессов на сантиметр.

Теперь необходимо выяснить, выдержат ли грунты под фундаментным основанием это значение. Любая местность способна выдержать какое-то давление. Эти значения рассчитываются и заносятся в таблицу. Находим тип грунта под основанием фундамента (определяется геологическими исследованиями) и смотрим его удельную несущую способность.

Несущая способность почвы: сравниваем нагрузку, найденную домом, со стандартной для вашей почвы

Если несущая способность грунта больше нагрузки дома, значит, все подобрано правильно. Если нет, вам необходимо внести изменения.

Регулировка параметров

Если нагрузка, передаваемая через ленточный фундамент для этих грунтов, велика, есть два выхода: использовать более легкие материалы при строительстве или увеличить ширину ленты.

Смена материала очень трудоемка: часто смена одного материала приводит к цепочке изменений параметров многих других. Следовательно, расчет массы необходимо повторить. Поэтому толщину ленты в фундаменте часто увеличивают. Это увеличивает удельную нагрузку. А вот слишком широкий ленточный фундамент (шире 60 см), особенно глубокий, экономически невыгоден – большие материальные и трудовые затраты. В этом случае необходимо сравнить стоимость разных типов фундамента.

Ширина фундамента из монолитной полосы выбирается исходя из расчетной нагрузки дома и несущей способности грунта

Не забудьте пересчитать его массу после изменения ширины полотна и соответственно скорректировать массу здания.

Читайте здесь расчет арматуры для ленточного фундамента. 

Как рассчитать смещение фундамента

при расчете его объема лучше учитывать массу фундамента – эта цифра пригодится при заливке фундамента – вы будете знать, сколько бетона заказать или сколько материалов нужно будет закупить.

Все исходные данные уже известны: высота, ширина и длина ленты. Умножив их, вы получите кубатуру фундамента.

Например, рассчитываем объем фундамента по предварительно рассчитанной ленте: по длине 44 м, по ширине 30 см (0,3 м), по высоте 1,75 м. Умножьте: 44 м * 0,3 м * 1,75 м = 23,1 м3. На самом деле расход должен быть немного выше: около 25 кубометров. При заказе бетона следует руководствоваться этой цифрой.

Кубатура фундамента рассчитывается исходя из найденных (расчетных) размеров ленты: длины, высоты и ширины путем их умножения

Источник – https://stroychik.ru/fundament/raschet-lentochnogo-fundamenta