Произведём расчёт нагрузки на фундамент    одноэтажного дома  строящегося, например, во Владимирской области.  Исходные данные следующие:  ленточный   железобетонный фундамент, стены строения  из несущего теплоизоляционного пеноблока  D600 300*400*600 обложенные в половину  целевым кирпичом.  Стены  имеют толщину 46 см.  Стена  внутри дома из того же  пеноблока  толщиной 30 см.  Крыша имеет волнистую асбестоцементную  листовую  кровлю.  Грунт суглинок,   глубина расположения грунтовой воды 0,9 м.

Определим  для  суглинистых грунтов  (табл.1) усреднённую  несущую способность  - 2 кг/см2.

Таблица 1.  Расчётные  сопротивления грунтов

Виды грунтов Р, кг/см2
Щебень, галька, гравий 5,0 — 6,0
Гравелистые и крупные пески 3,5 — 4,5
Пески средней крупности 2,5 — 3,5
Пылеватые, плотные и мелкие пески 2,0 — 3,0
Средней плотности пески 1,0 — 2,0
Супеси  плотные 2,0 — 3,0
Суглинки плотные 1,0 — 3,0
Твёрдые глины 3,0 — 6,0
Глины  пластичные 1,0 — 3,0

 

Глубина расположения  фундамента  для Владимирской области   не менее 1,0 м.  Уточняем  это значение  исходя из гидрогеологических  условий.

Теперь получаем, что для  грунтов — суглинков с расположением   грунтовых  вод на глубине промерзания менее расчётной,   следует планировать   расположение  фундамента, для  наружных  стен,  на глубину не менее рассчитанной, т.е. 1,1 м .

Внутри помещения грунт не промерзает  (если конечно вы не будете оставлять дом  зимой без отопления), по этому  фундамент под стенами  можно устраивать глубиной  0,5 м.

Если вы планируете  под  домом сделать  подвальное помещение, чтобы вода не просачивалась сквозь стены,  следует поднять   отметку дома  и  пола  так, что бы  грунтовая вода располагалась ниже  пола подвала.   Кстати такое решение позволяет наиболее  правильно  пустить в дело   грунт  котлована фундамента и  подвала, сделав подсыпку, вокруг цоколя здания. Это позволяет  отвести  воду атмосферных  осадков  от  жилища.

РАСЧЁТ НАГРУЗКИ ДЛЯ ЛЕНТОЧНОГО ФУНДАМЕНТА.

Произведём  расчёт  нагрузки  Рсум суммарного влияния сил  на 1 пог. м. грунта  в  основании  ленточного фундамента в  плоскости 1-1 подверженном наибольшим  нагрузкам  (рис.1).   Это давление будет складываться из всех действующих нагрузок –  снежной, кровли, уличной  стены,  пола, если он связан с  фундамента  и  собственного веса  фундамента.

 

ДОМ 2

Нагрузка, создаваемая весом снега   Pсн:

Pсн  =   Sg   x   Fs   x    K

где    Sg  – нормативный вес снежного  покрова,  ( рис. 2,  для Владимирской  области  180 кг/м2);

Fs –   грузовая площадь,  действующая  на 1 пог.м фундамента,   Fs = 3,3 м2 (  рис.  1, заштрихованная часть);

K  – коэффициент, зависящий от угла наклона крыши (при наклоне крыши 20 градусов К =1,0  табл. 3)

Pсн  =  180 x 3.3 x 1,0 = 594 кг.

 

Рис.  2       Карта нормативных весов  снегового покрова на территории  СНГ, кгс/м2,

Снеговые районы Российской Федерации, определяются по рисунку 2 I II III IV V VI VII VIII
Sg, кПа (кгс/м2) 0,8 (80) 1,2 (120) 1,8 (180) 2,4 (240) 3,2 (320) 4,0 (400) 4,8 (480) 5,6 (560)

 

Таблица  3.  Коэффициенты  Ксн,  характеризующие  снеговую нагрузку в зависимости от уклона крыши.

Уклон крыши Ксн
От плоской до 20 градусов 1
20-30 градусов 0,8
30-40градусов 0,6
40-50 градусов 0,4
50-60градусов 0,2
Более 60градусов 0

 

Крыша создаёт нагрузку   Pкр:

Pкр  =   Sук   x      Fs

где     Sук   -  вес 1 м2  проекции  крыши (по табл.   4    равен  50 кг/м2);

Fs –     грузовая площадь,  влияющая  на 1 пог. м ленточного фундамента,  Fs = 3,3 м2 (  рис.   1,  заштрихованная часть);

Pкр  =   50   x   3,3   = 165 кг.

 

Таблица  4      Вес 1 м2 горизонтальной проекции крыши  Рук

Тип кровли Рук, кг
Кровельная сталь (металлопрофиль, металлочерепица) 20-30
Покрытие рубероидное, два слоя (мягкая кровля) 30-40
Покрытие асбестоцементными листами (шифер) 40-50
Черепица  керамическая 60-80

 

Нагрузка  от чердачного перекрытия     Рч:

Рч  =   S ун   x  Fч

Где            S ун   -      вес   перекрытия (табл. 5 , 100 кг/м2 – балки из дерева с минеральным утеплителем);

Fч  -  грузовая  площадь чердачного перекрытия дома (1,8 м2),

Рч  =   100   x    1,8   =   180 кг.

 

 

Таблица 5.   Вес 1 м2 перекрытия Рун пролётом до 4,5 м

Тип перекрытия Р ун, кг
Чердачное по деревянным балкам с утеплителем, кг/м3:  
               До 200 70-100
              До 300 100-150
              До 500 150-200
Цокольное по деревянным балкам с утеплителем, кг/м3:  
             До 200 100-150
             До 300 150-200
             До 500 200-300
Цокольное железобетонное 300-500

 

Определяем нагрузку, создаваемую  наружной стеной  на ленточный фундамент  Рнс:

Рнс  =  Рст  x  Fs

Где       Рст — вес 1 м2 стены, (по табл. 6     230  кг;   1 м2 стены  блоков D 600  300*400*600  -   230 кг ( вес блоков в 1 м2 — 195 кг плюс масса раствора — 35 кг),   общий вес 1 м2  стены 230 + 230  = 460 кг);

Fs —  площадь 1 пог. м стены,  равна 2,8 м2 (высота стен  от цоколя  2,8 м).

Рнс   =    460   x   2,8   =    1288 кг.

Примем нагрузку от пола веранды   100 кг.

 

 

Таблица 6. Удельный вес 1 м2 стен Рус

Тип стен Рус,кг
Деревянные  каркасные толщиной 150 мм с минеральным  утеплителем 30-50
Из цельного бруса  толщиной 140-180 мм 70-100
Опилкобетон  толщиной 350 мм 300-400
Керамзитобетон  толщиной 350 мм 400-500
Шлакобетон толщиной 400 мм 500-600
Из           эффективного         (пустотелого)       кирпича,   мм:   380 500-600
                                                                                                                  510 650-750
                                                                                                                  640 800-900
Полнотелый кирпич  сплошной кладки толщиной, мм:    250 450-500
                                                                                                                  380 700-750
                                                                                                                  510 900-1000

 

Нагрузка, создаваемая собственным весом ленточного  фундамента  Рф:

Рф  =  Fуф  x  Vф

Где       Fуф  -   удельная  масса  фундамента, ( по табл.7  2400 кг/м3);

Vф  -  объём 1 пог. м фундамента  в  плоскости  1-1 (рис.  1 , равен ширине блока  +  ширина кирпича   +   3-4 см зазор -  0,46 м, умноженная на  высоту   фундамента  1,6 м (1,1 м в грунте + 0,5 м цоколь),  0,45   x   1,6   =    0,736 м3;

Рф   =   2400   x   0,736  =  1766 кг.

 

Таблица 7. Удельный вес 1 м3 фундаментов  Fуф

Материал фундамента Fуф, кг/м3
Бутовый камень 1600—1800
Бутобетон, кирпич 1800—2200
Бетон, железобетон 2200—2500

 

Итого получаем, что все силы  на 1 пог. м,  в плоскости  1-1 создают давление   на землю  в области подошвы фундамента  (складываем все нагрузки):

Рсум  =   594+ 165 + 180 + 1288 + 100 + 1766 =  4093 кг.

Определим площадь 1 пог. м основания фундамента. Для уменьшения  действия на фундамент сил  касательного морозного пучения,  необходимо выполнить  наружную стенку фундамента  с уширением к подошве фундамента  1:10, это добавляет 10 см к ширине подошвы фундамента.  Итак, размер  фундамента  в основании  равен  ширине стены плюс 10 см, то есть 0,46+0,1=0,56.  Площадь опоры  1 пог. м фундамента  5600 см2 (56 x 1000). Удельное давление на грунт будет  0,73кг/см2  (4093/5600).  Нагрузка для ленточного фундамента  с таким давлением допустима, она в три раза меньше расчётного 2кг/см2. Давление фундамента под  стенами в других плоскостях  будут в пределах допуска.

 

РАСЧЁТ НАГРУЗКИ ДЛЯ СТОЛБЧАТОГО ФУНДАМЕНТА.

На примере этого же дома произведём расчёт  нагрузки для столбчатого монолитного  фундамента,(  рис.  3).  Для  кирпичных стены, между столбами фундамента  расстояние  обычно принимают  1,5 -2,5 м. Уменьшая эти значения,  столбчатый фундамент становится  ленточным, а при увеличении,    возникает нехватка   опорной площади  фундамента.

 

 

 

ДОМ 2 сваи 5

 

 

 

Столбы фундамента устанавливают  по углам  здания,  в точках пересечения  стен и в промежутках между ними.  Под  стенами  расстояние между столбами фундамента  примем  2,025 м и 1,8 м, а под крыльцом  и верандой 1,5 м.  Внутреннюю стену оставим на ленточном фундаменте глубиной 0.5 м.

Железобетонный цоколь-ростверк примем  шириной  – 0,46 м. Низ ростверка следует расположить на 15 см ниже  отметки отмостки.  Ростверк получится высотой  0,65 м.  Сечение столба фундамента принимаем  43 см x43 см, а  площадку  опоры сваи   70 см x70 см, при её толщине 30 см конструкция сваи будет выдерживать давление, при  удельном сопротивлении грунта 2,0 кг/см2  примерно  10 т (70x70x2=9800 кг).

 

 

Жб столб

Рисунок 4.  Вид элементов столбчатого фундамента в сечении 3-3.

                   1 — монолитная опорная площадка столба;

                   2 — нетронутый грунт;

                   3 — насыпной грунт;

                   4 — воздушная полость под ростверком, закрытая досками;

                   5 — железобетонный ростверк.

 

 

Формула для расчёта  нагрузки   Рсум.ст,  создаваемое в грунте под    столбом  фундамента  в плоскости  2-2 (рис.  3),  такая:

Рсум.ст   =  (Рсум   -   Рф)  x  h  +   Мст  +   Мгр

Где      Рсум  -  суммарная нагрузка на грунт  от элементов здания  на 1 пог. м, для ленточного фундамента,  4093 кг;

Рф   -   нагрузка  от  собственного  веса   ленточного  фундаментом,  1766 кг;

h  -   шаг  опор  столбчатого фундамента, 2,025 м;

Мст  -   масса  столба и части ростверка,   Мст   =   V   x   p, где   V —  объём столбчатого фундамента с ростверком длиной 2,025 м, (объём ростверка  0,46×0,65×2,025=0,61 м3;  объём столба фундамента  0,43×0,43×0,65=0,12 м3, где 0.65 = 1.1 — 0,15 -0,3;  объём опорной площадки столба  0,70×0.7×0,3=0,15 м3)  равен 0,88 м3. Масса столба, учитывая, что   плотность  железобетона 2400 кг/м3, составит 2122 кг (0,88×2400);

Мгр  -  вес грунта над опорной площадкой,  780 кг.

Складывая  полученные  величины,  имеем  общую нагрузку на подошву столбчатого фундамента:

2327*2,025+2122+780=7614 кг, это  на 22% меньше расчётного значения (9800 кг).

Удельное давление на грунт получилось   1,55кг/см2  (7614/4900).

По итогам расчёта получили, что удельное давление на грунт от  столбчатого фундамента  находится в пределах расчётного сопротивления для  суглинков 1,0-3,0 кг/см2 (табл. 6), но для   запаса устойчивости   фундамента,  для приближения   значения удельного  давления на грунт к единице,  увеличим размер опорной площадки столба до 0,8×0,8 и снова проверим расчётом.

Производя  анализ  расчёта нагрузок  этих видов  фундамента,   следует  заметить, что  для столбчатого фундамента экономия бетона увеличивается до 50%, так же в 2 раза снижается объём земляных работ, расходы материалов на изготовление  опалубки. Однако  для  столбчатых фундаментов  необходимы  большие  затраты на  производство и установку  каркасов из арматуры, а так же мероприятия предотвращающие деформацию и повреждения  ростверка в подвижных  грунтах (устройство  воздушных полостей под ростверком).

Используя  расчёт нагрузки на фундамент    вы самостоятельно определите на сколько здание устойчиво  к нагрузкам   для  разных  грунтов и типов фундамента.

 

В.М.Масютин   «Современный усадебный дом»