Расчет фундамента под дом: пример. Расчет свайного фундамента

Возведение любого здания или сооружения невозможно без устройства фундамента: эта конструкция воспринимает нагрузку от всех элементов строения и передает ее в грунт. Именно поэтому основание тщательным образом рассчитывают: определяют необходимый вид, материал, армирование, глубину заложения, частоту шага и т. д. В этой статье мы разберем алгоритмы расчета основных параметров на конкретных примерах.

С чего начать

Прежде чем начать непосредственный расчет фундамента, необходимо определить вид грунтов, на которых будет возводиться дом. Поскольку они обладают разной степенью плотности и жесткости, для разных их видов подходят разные типы фундамента. Например, на скалистой местности невозможно устроить свайное основание, а на участках с торфяниками допустимо создавать только плитный или мелкозаглубленный фундамент, поскольку здание с ленточным может просто уплыть по сильнопучинистой земле.

Как не ошибиться

Если не вдаваться в научные подробности, то грунты можно разделить на группы и подобрать к ним наиболее подходящие фундаменты следующим образом:

• Скалистый (каменистый) грунт представляет собой твердое надежное основание. Он может заменить отдельный фундамент. Конечно, если порода не рассыпается, а обладает достаточной целостностью и твердостью. Камень не подвергается промерзанию и сезонным деформациям, намоканию и расширению. Возведение дома можно производить непосредственно на природную основу, предварительно выровненную и обработанную.
• Пески, конечно, промерзают, но существенно не деформируются при этом. Хорошо пропускают воду, не задерживая ее. Эти основные параметры делают песчаные грунты пригодными для строительства, на них хорошо устраивать ленточные мелкозаглубленные фундаменты на глубину от 50 до 100 см, но ниже уровня промерзания в регионе.
• Хрящеватый грунт – смесь песка, глины, гравия, земли. Он является надежным основанием для домов любой этажности и массивности, нецелесообразно устраивать фундаменты свайные и столбчатые – мелкозаглубленного ленточного будет вполне достаточно.
• Глинистые породы могут иметь разные характеристики, но в чистом виде они непригодны для строительства: высокая подвижность, пучинистость, неспособность пропускать воду делают монтаж фундамента весьма хлопотным делом. В этом случае можно использовать только сваи.
• На суглинках и супесях при равномерном распределении породы можно строить дом на ленточном фундаменте.
• Торфяники подходят только для легких построек с плитным основанием.

Глубина промерзания

После определения типа грунтов и выбора вида фундамента необходимо выяснить, насколько грунты подвержены сезонному замерзанию. Расчет фундамента в большинстве случаев учитывает эту величину, от показателя зависит степень заглубления тела основания, устройства подвала, определяется размер элементов для строительства опоры. Основание подошвы ленточной конструкции или нижний конец сваи должны быть устроены ниже отметки промерзания минимум на 0,5 м. В этом случае они будут способны удерживать массивы домов без сдвигов и деформаций, которые могут возникнуть при сезонных изменениях в теле грунтов.

Чтобы определить значение для конкретного региона, стоит посмотреть на карту с соответствующей информацией.

Основной алгоритм

Расчет фундамента под дом производится в несколько этапов:

1. Определение несущей способности элементов и степень их заглубления.
2. Расчет необходимого количества свай/блоков (в зависимости от типа фундамента).
3. Подходящая арматура для фундамента, расчет каркаса.
4. Количество бетона, его вид.

Для каждого типа основания существуют свои дополнения и особенности.

Расчет свайного фундамента сводится к определению необходимых размеров составляющих элементов, величины их заглубления, шага между ними, планирования разбивки на чертежах. При крупном строительстве инженеры используют сложные вычислительные формулы для определения всех параметров. Мы рассмотрим упрощенный пример расчета фундамента с применением свай разного типа, используемых при частном строительстве.

Свайно-винтовой

Данный вид весьма распространен при строительстве коттеджей. Элементы для такого основания представляют собой металлические цилиндры с винтовым наконечником, который способствует удобному вводу в грунт.

• 57 мм под легкие заборы;
• 76 мм под кладовые, сараи, заборы средней тяжести;
• 89 мм подходят для устройства фундаментов под одноэтажные дома облегченной конструкции (деревянные, каркасно-щитовые);
• 108 мм применяют для возведения оснований под одно- и двухэтажные дома из бруса, пено- и газобетона.

Используя эти данные, можно подобрать нужный диаметр, не прибегая к сложным вычислениям.

Расчет свайного фундамента продолжает определение длины рабочих элементов. В данном случае необходимо учитывать плотность грунтов и рельеф местности:

• Если нет данных геологических исследований, выкопайте 0,5-1 метр земли и посмотрите на поведение грунта: если удалось достичь плотных песков или глины, выбирайте сваи длиной 2,5 м. Если на данной глубине находятся грунтовые воды, торфяник или плывун, с помощью садового бура попробуйте добраться до плотных слоев, а затем по данной глубине определите нужный размер столбов.
• При колебаниях высот на участке следует определить размер их перепадов. Выбранная при исследовании грунта длина сваи будет располагаться на самых высоких точках. Длину элементов для более низких участков рассчитывайте по принципу «длина верхней сваи + величина перепада высоты + 0,5 м». Как правило, при монтаже разноуровневых оснований высота столбов может не сойтись с расчетной. Тогда лучше срезать лишнее, чем переустанавливать уже заглубленный элемент.

Определяем количество

Выполняя расчет свайного фундамента, посредством сложных вычислений определяют их количество, необходимое для надежной работы будущего основания. Чтобы не прибегать к таким формулам, специалисты вывели общие правила распределения опорных точек под периметром дома:

• Под деревянные и каркасно-щитовые строения используют шаг ≤ 3 м.
• Для домов из легких бетонов расстояние между сваями не должно превышать 2 м.

Количество определяем следующим образом:

1. Нарисуйте план фундамента.
2. Обозначьте опоры в углах и на пересечениях стен.
3. Далее распределите сваи согласно приведенным упрощенным параметрам с соответствующим шагом (в зависимости от материала и веса дома).
4. Под тяжелые печи и камины предусматривайте 2 сваи, учитывайте наличие веранды или пристроек.
5. Посчитайте количество металлических столбов по схеме.

В частном домостроительстве применяют преимущественно металлические винтовые сваи. Бетонные устраивают под высотные и массивные крупные здания, потому их расчет мы рассматривать не будем. Существуют также буронабивные сваи. Для них организуют скважины, в которые устанавливают каркас и заливают бетон. Такие иногда путают со столбчатым фундаментом, но это заблуждение.

Основной расчет винтового фундамента на этом закончен. Для небольших построек не требуются сложные вычисления технических показателей, достаточно ограничиться существующими нормами.

Ростверк

Нижняя обвязка стен дома должна на что-то опираться. В качестве основы может выступать как монолитный, так и сборный ленточный ростверк. Его ширина должна быть не менее 40 см, чаще принимают толщину по основному материалу стен (кирпич или блоки, деревянный брус). Высота ростверка – не менее 30 см для небольших домов.

Чтобы устроить ленту по сваям, необходимо определить количество арматуры, бетона. Предположим, что планируется строительство двухэтажного коттеджа из газоблоков, размеры по периметру - 6 х 8 метров, высота ростверка - 30 см, ширина - 40 см, для опоры выбраны винтовые или буронабивные сваи. С чего начать расчет фундамента под дом с такими параметрами?

Расчет каркаса

Должна быть выбрана арматура для фундамента. Расчет ее диаметра производим с помощью СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции» и вспомогательных таблиц. Сечение продольной арматуры должно составлять не менее 0,1% от сечения конструкции. В нашем случае разрез ростверка: 40 х 30 = 1200 см². Исходя из этого определяем сечение арматуры: 1200 х 0,001 = 1,2 см². Смотрим в таблицу на расчетную площадь сечения.

Ищем ближайшее к полученному значение. Как видно, их может быть несколько, потому используем такое правило: при стороне более 3 м (как у нас) сечение арматурного прута должно быть не менее 12 мм². Соответственно, меньший размер нам не подходит. Кроме того, для каркаса нам нужны минимум 2 ряда как горизонтальных, так и вертикальных. Всего 4. Теперь считаем количество метров, которое необходимо приготовить: 6 х 8 х 4 = 192 м арматуры диаметра 12 мм².

Для поперечной обвязки используют гладкую проволоку диаметром 6-10 мм.

Что нужно учесть

Если имеет место другой вид основания – ленточный мелкозаглубленный фундамент, плита – расчет арматуры будет происходить по тому же алгоритму. Некоторые источники предлагают выбрать диаметр по средним значениям, но это не всегда верно, лучше определить его самостоятельно.

Расчет фундамента должен учитывать шаг меду прутьями каркаса: он не должен превышать 30 см. Для точного его определения существуют формулы, но можно ими пренебречь, просто взяв кратное габаритам сечения конструкции значение. Для ростверка высотой 30 см очевидно, что оптимально устройство 2 рядов. Если высота конструкции 60 см (600 мм), понадобится 2-3 обвязки (шаг 20 или 30 см соответственно), при этом сверяйтесь с таблицей по величине диаметра и количеству арматуры. Для горизонтальной плоскости принцип аналогичен.

Также при вязке каркаса учитывайте габариты бетонной формы: необходимо предусмотреть защитный слой, который не даст арматуре заржаветь. Обычно его принимают в размере 3 диаметров прутков.

Определяем количество бетона

После того как определили основные параметры каркаса для ростверка, его вяжут и монтирую в опалубку, приготовленную по уже известным параметрам размера дома. Теперь нужно произвести расчет бетона на фундамент, а точнее, на надземную его часть:

• V = B x L x H, где
  
  V – объем в м³;
  В – ширина конструкции, м;
  L – длина ленты фундамента, м;
  Н – высота ростверка, м.

Для нашего фундамента считаем:

V = 0,4 х (6 х 2 + 8 х 2) х 0,3 = 3,36 м³ бетона.

Если приняты буронабивные сваи, для них также требуется расчет количества бетонной смеси. Для этого пользуются той же простой формулой.

Дополнительно отметим, что следует использовать бетон марки М150 и выше.

Нужны ли расчеты

Многие строители-самоучки пренебрегают математическими определениями необходимых параметров конструкций и их составляющих, пользуясь общепринятыми нормами. Для возведения коттеджей это допустимо, поскольку небольшие дома не отличаются большим весом и сложностью возведения. Конечно, на крупном производстве расчет фундамента и остальных частей производится обязательно, причем самым тщательным образом.

В приведенном примере видно: даже при строительстве небольшого дома существуют определенные нюансы, которые не соответствуют общим значениям. К тому же многие желают максимально сэкономить на возведении своего дома и выбирают количество и качество материалов по минимуму, что может сказаться на общей безопасности и несущей способности конструкций.

Приведенный расчет монолитного фундамента на сваях включает в себя как общие значения и классификации, так и конкретные. По данным алгоритмам можно произвести необходимые вычисления для данного типа основания, при этом вы получите достоверные данные, которые позволят устроить надежную и долговечную опору дома.