Правильный расчет ленточного фундамента

Правильный расчет ленточного фундамента

Наиболее распространенным видом основания под здание, будь то бревенчатый сруб, каменный или кирпичный коттедж, каркасный домик или строение из СИП-панелей, считается ленточный фундамент. Он может быть сделан из составных элементов или залит из бетона и армирован прутьями; основные достоинства такого основания – устойчивость, возможность обустройства подпола или погреба, небольшой объем работы на подготовительном этапе и сравнительно невысокая цена устройства.

Один из вопросов, который считается наиболее важным на этапе планирования дома, связан с расчетом параметров ленты. Чтобы основание для дома было крепким и простояло много десятков лет, нужно понимать, как рассчитать ленточный фундамент правильно. Если делать основание без расчетов, то можно либо занизить объем материалов и построить неустойчивый фундамент, либо, наоборот, закупить слишком много, так что после создания ленты будет слишком много остатков. Точный расчет позволит создать качественную ленту и вместе с тем убережет от переплат за лишнее количество стройматериалов.

Основные этапы расчета

Ленточное основание также часто возводят в комбинации со сваями, в результате получается свайно-ростверковый фундамент. Но перед началом строительных работ нужно обязательно сделать расчет нагрузки на сваи со стороны будущего здания, чтобы они не перекосились или не деформировались. Главный этап при возведении ленточного основания – это расчет нулевого уровня ленты для любого жилого дома, вплоть до бани.

Расчет ленточного фундамента состоит из нескольких основных этапов:

  1. Определение типа грунта для определения возможности использования винтовых свай и ленточного ростверка.
  2. Расчет массы будущего сооружения;
  3. Корректирование размеров фундамента под расчетные нагрузки с учетом типа почвы и глубины промерзания грунта.

Любой ленточный фундамент, независимо от конструкции и размеров, будет установлен на почве, особенности которой следует учесть перед началом всех расчетных работ.

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.

Каким может быть основание

Изначально нужно будет определиться с типом ленточного фундамента и его размерами: длиной, шириной и глубиной залегания. Далее необходимо установить все данные о самом доме, рассчитать возникающие нагрузки и т.д. По завершении все вычислений, у вас сложится чёткое представление, фундамент какой разновидности может быть использован для данного строения, на конкретном типе почвы. Также, в статье будет приведён пример расчёта ленточного фундамента для двухэтажного дома.

На сегодняшний день в частном строительстве применяются четыре основных разновидности основания. Произвести их расчет можно своими руками или использовать калькулятор расчета ленточного фундамента онлайн.

  1. Мелкозаглубленный. Данный тип фундамента используется для малогабаритных строений, которыми могут являться: небольшой дачный дом, гараж, сарай, бытовка и т.д. Данные постройки должны быть выполнены из бревна или дерева, т.е. не сильно нагружать основание. Мелкозаглубленный ленточный фундамент устанавливается на глинистых или песчаных почвах на глубину около 60 см. Ширина такого основания редко, когда превышает 40 см.
  2. Заглубленный. Данная разновидность фундамента может выдерживать более серьёзные нагрузки от дома, чем предыдущий тип. Исходя из этого, его используют для строительства массивных и габаритных построек. Перед возведением ленточного фундамента необходимо провести тщательный анализ грунта и точно определить все его свойства. Главным значением в этом случае, является глубина промерзания почвы. Необходимо помнить, что глубина ленточного фундамента закладывается на 25 см больше, чем уровень промерзания. Средняя его ширина обычно составляет 40 см, однако для очень габаритных и нагруженных строений, она может быть увеличена.
  3. Монолитный. Подобный вид фундамента предназначен для возведения деревянных или облегчённых кирпичных строений. Устанавливаться данное основание может на любые сложные грунты, с высоким уровнем залегания подземных вод. Конструкция монолитного ленточного фундамента – это бетонная полоса, которая заливается по всему периметру дома. При повышенной нагрузке, его рекомендуют устанавливать и под внутренние несущие стены. Перед началом установки проводят анализ почвы и выбирают необходимые габариты.
  4. Сборный. Используется для возведения зданий различных конструкций, как одноэтажных, так и с несколькими этажами. Конструкция сборного ленточного фундамента собирается из отдельных блоков, которые укладываются в предварительно вырытую траншею. Между собой они скрепляются при помощи бетонного раствора. В зависимости от максимальной нагрузки, которую будет оказывать строение, для устройства фундамента могут применяться блоки, изготовленные из различных материалов (бетон, бутобетон, силикатная смесь и т.д.). При этом, они могут быть пустотелые или сплошные.

Что учитывается в расчетах ленточных фундаментов

  1. Проектируя закладку ленточных несущих оснований, специалисты должны учесть местные территориальные условия:
  • тип и структуру грунта в соответствующих местах земельного участка с изменениями по глубине;
  • сейсмические и климатические особенности региона;
  • расположение и характеристики водоносных горизонтов.
  1. Ленточные фундаментные конструкции создают без изменений сечений под дверными проемами. Расширение их полос (усиление) используют под монтаж крупного оборудования (котла отопления, печи) или под некоторые архитектурные элементы, например пилоны или пилястры. При этом для тяжелого функционального компонента может потребоваться возведение обособленной опоры.
  2. Расчет размеров несущих элементов, выбор бетонных растворов и арматуры для них должен учитывать сборные нагрузки от материалов конструкций, эксплуатационных и природных воздействий. Например, постройки, в зависимости от основного материала стен (массив древесины, кирпич, газобетон и т.д.), создают значительно отличающиеся вертикальные давления на фундаментные опоры. Профессиональный расчет ленточного фундамента также содержит раздел с результатами вычислений снеговых, ветровых и других динамических воздействий, схему расстановки мебели и технологического оборудования.

Уже даже эти факторы указывают на сложность подготовки качественного проекта без привлечения специалиста профильной квалификации. В дальнейшем, умело оперируя актуальными СНиП, ГОСТ, прочими нормативами, он поможет реализовать готовый проект без ошибок, пригодится для уточнения сметы, стоимости работ и материалов.

Тем не менее, для некоторых простых случаев частный застройщик вполне может самостоятельно рассчитать вязку арматурного каркаса или определить ширину фундаментной подошвы. В таблице приведены варианты подбора ширины (см) ленты фундамента для нескольких типовых строений. Сокращением «ОР» отмечена необходимость обязательного профессионального расчета.

Читайте также  Ортопедическая подушка под ягодицы

Сооружение/этажность/ нагрузка кг/м 2

Вид грунта

Каменистый, твердая глина

Песчаный слежавшийся

Илистый, мелкий сырой песок

Дача с мансардой/ 1/ 3060

Частный дом/ 2/ 5100

Высокий коттедж/ 3/ 7135

На торфяниках может потребоваться установка более сложных опорных конструкций – свайно-ленточных или свайно-плитных фундаментов.

Основные расчеты

Все расчеты ленточного основания под строительство дома из профилированного бруса осуществляются в соответствии с документами: ТСН МФ-97МО и ВСН 29-85 и методиками расчета РС. За основу принимают величины: глубина промерзания почвы, вид и уровень грунтовых вод, структура почвы, нагрузка дома с мебелью и комплектующими, ветровая и снежная нагрузки. При расчетах нужно учитывать нагрузи как временного, так и постоянного характера.

Временными нагрузками являются: ветровая, нагрузка от снега. Их рассчитывают в зависимости от региона. Постоянными нагрузками считают: вес дома, мебели, комплектующих, вес жильцов и т.п. Основную нагрузку на ленточную конструкцию рассчитывают так, чтобы на 1см 2 не приходилось более несущих возможностей грунта. При этом почва должна быть прочной, не склонной к растрескиванию и несжимаемой.

Затем вводят основные характеристики будущего дома согласно плану: высоту, этажность, габаритные размеры. По таблицам для определенного региона определяется плотность почвы и ее тип. После этого нужно рассчитать постоянные нагрузки (стены, перекрытия, кровля и т.д.). Произвести точные исчисления можно на крупных строительных сайтах, где для удобства пользователей расположен калькулятор.

Опалубка

Для сборки опалубки используют щитовые материалы (листы ОСП, фанера или доски толщиной не менее 5 см). Конструируется с отступом вверх на несколько сантиметров от уровня заливаемого бетона и состоит из наружной и внутренней палубы.

Этот этап не всегда требуется. Вместо опалубки возможно использование пенополистирола или другого утепляющего материала и применение железобетонных блоков.

Калькуляция строительства – этап, который сэкономит не только средства, но и время!

Интерфейс калькулятора прост для понимания, и для проведения подсчетов необходимо только указать параметры вашего фундамента.

Порядок расчетных операций

Последовательность расчета ленточного монолитного фундамента будет состоять из 2 главных этапов, которые определят исходные данные для определения размеров конструкции. Для каждого конкретного участка строительства нужно:

  • определить действующие нагрузки;
  • узнать несущую способность залегающего грунта.

Соотношение действующей весовой нагрузки всех элементов здания, включая фундамент, к величине несущей способности грунтовой основы позволит узнать оптимальное значение ширины ленточной опоры.

Определяющее значение имеет площадь опирающейся подошвы. Ширина самой ленты может меняться в зависимости от суммарных размеров несущих стен (блок + утеплитель + облицовка). показаны на чертежах:

У ленточной конструкции прямоугольного сечения значения ширины по всей вертикали равны. Выбор Т-образной формы, у которой площадь подошвы фундамента больше, чем цоколь, происходит в случае строительства массивного здания (2 и более этажей) из керамзитобетонных блоков или кирпича. Для каркасных домов, построек из бруса, срубов обычно будет достаточно прямоугольного сечения.

Расчеты площади подошвы опорной части для монолитных и сборных видов фундамента ничем не отличаются.

Подробно все требования к определению расчетных величин и принимаемых коэффициентов изложены в таких нормативных документах:

  • СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений. Госстрой СССР, 1995 г.
  • СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции. Госстрой СССР, 1989 г.
  • СНиП 23-01-99*. Строительная климатология. Госстрой России, 2003 г.
  • СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. Госстрой СССР, 1986 г.

Рациональность выбора определенного типа конструкции основания прямо зависит от инженерно-геологических условий данного участка, условий работы в комплексе всех элементов здания в реальных условиях.

Ошибки проектирования, нарушения технологии закладки фундамента, не оправданная вычислениями экономия на работах и материалах могут привести к необходимости принятия дополнительных мер, себестоимость которых в несколько раз превысит первоначальные затраты на устройство основания.

Сбор нагрузок

Проектирование основания начинают после того, как определены параметры устанавливаемого на него здания.

Для этого нужно сделать следующие операции:

  1. вычертить в масштабе план дома с разметкой каждого простенка;
  2. задать высоту цокольного возвышения, назначить используемые для него материалы;
  3. определить виды и толщину материалов, используемых для теплоизоляции, гидроизоляции, ветровой защиты, отделки горизонтальных и вертикальных поверхностей внутри и снаружи помещений.

Найти в справочных таблицах удельный вес каждой составляющей. Пример такой таблицы:

В рассматриваемый пример расчета фундамента нужно выбрать:

  • стены 1 этажа из газоблока толщиной 0, 4 м, высотой 3 м, периметром 28 м – 20160 кг;
  • стены мансарды 1, 2 м высота, толщина 0,25 м, длина та же, бревенчатые – 5150 кг;
  • перегородки каркасные, длиной 17 м при высоте 2,7 м, 16 м – 1,2 м, всего весят 19530 кг;
  • перекрытие дощатое по деревянным балкам с плотностью утеплителя 200 кг/м³ – 14400 кг (полы 1 и 2 этажа), с коэффициентом 1,2 = 17280 кг;
  • крыша из ондулина двускатная площадью 58 м² – 1740 кг, с коэфф. 1,1 = 1914 кг;
  • полезная нагрузка составляет 200 кг/м², (коэффициент надежности 1,2) – 11520 кг.

Всего вес основных надземных конструкций получим 75554 кг.

Если частный дом не имеет малой площади основания при значительной высоте, то влиянием ветровой нагрузки именно на фундамент можно пренебречь.

Снеговую нагрузку лучше взять по максимальному значению для данной зоны (100 кг/м²). С коэффициентом надежности 1,4 на крышу придется 8120 кг.

Всего расчетный вес дома без фундамента составит 83674 кг

Для небольших частных зданий обычно пренебрегают разделением нагрузок и просто суммируют их без применения в расчете понижающих коэффициентов сочетания.

Высота фундамента

При назначении проектного задания необходимо определить значениями габаритов ленточного основания. Для определения нагрузки от фундамента нужно задать глубину его заложения.

Сезонные показатели приводятся на картах:

Для более подробного расчета это значение берут из таблицы:

Нормативное требование к расположению подошвы заглубленного основания на 0,2-0,3 м ниже отметки промерзания в данной климатической зоне.

Согласно СНиП 2.02.01-83 рекомендуется соблюдать такие отметки заложения при УГВ:

  • ниже глубины промерзания для глины и суглинка отметку берут равной 0,5 ГП, для остальных типов грунта зависимости нет;
  • выше ГП – не ниже ГП (кроме гравелистых, скалистых песков).

Для легких зданий (деревянных, пенобетонных, малых кирпичных) на слабопучинистых грунтах она составит 0,5 – 0,7 м. В проектном расчете применяют коэффициент 1,1. Соответственно, для строящегося в примере дома следует выбрать глубину 0,6 м и высоту цоколя 0,4 м.

Вес ленты

К рассчитанной нагрузке дома нужно добавить собственный вес опоры. Можно строить из фундаментных блоков и взять значения из таблицы:

При укладке ФБС 24.4.6 в 1 ряд до уровня земли вес без надстройки цоколя кирпичом составит 15167 кг. Цоколь из полнотелого кирпича 0,4 × 0,4 м будет весить 8064 кг. Всего вес такого фундамента будет 23231 кг при площади опоры 0,4 м × 28 м = 11,2 м². Теперь следует посчитать легкий наливной фундамент с уширением подошвы.

Для этого надо посчитать нагрузку от вертикального подъема стены, расширяющейся подошвы, и добавить вес грунта, который ляжет обратной засыпкой на поверхность расширения сверху.

Читайте также  Сколько сохнет силикон

Высота подземной части ленты из монолитного бетона составит 0,6 м, цоколя 0,4 м, толщина равна стене из блоков 0,4 м. Неармированный бетон имеет объемный вес 2400 кг/м³, коэффициент надежности по нагрузке = 1,1. Тогда нагрузка будет: 1 м × 0,4 м × 2400 кг/м³ × 1,1 = 1056 кг/м.

Ширину фундаментной подошвы надлежит взять 0,6 м. Если из нее вычесть учтенный ранее размер ленты 0,4 м, то можно получить суммарные выступы 0,2 м.

Вес армированного бетона подошвы при 0,3 м составляет 2500 кг/м³, в нашем случае получится 0,3 м × 0,6 м × 2500 кг/м³ × 1,1 = 495 кг/м.

Грунт для обратной засыпки с плотностью 1650 кг/м³, коэффициент 1,15. В результате получится 0,2м × 1650кг/м³ × 0,3 м × 1,15 = 113,85 кг/м.

Складываем полученные значения нагрузок 1664,85 кг/м или 46615,8 кг. Площадь подошвы для этого варианта 0,6 м × 28 м = 16,8 м²

Выполняем аналогичный расчет для бетонного монолита прямоугольной формы шириной 0,3 м (с западающим цоколем): 1 м × 0,3 м × 2400 кг/м³ × 1,1 = 792 кг/м. Масса всей ленты составит 22176 кг, площадь опоры – 8,4 м².

Несущая способность основы

Для проведения точного расчёта несущей способности залегающего на участке грунта потребуются его физико – механические характеристики, полученные в результате инженерно-геологических изысканий. Затраты на заказ ИГЭ отчёта в перспективе могут окупиться сторицей, если площадка располагается в сложных неблагоприятных условиях.

Упрощенно можно воспользоваться справочными таблицами, которые содержат приведенные значения этого показателя для типичных видов грунта, например, такой таблицей:

Важным условием является однородность подстилающего слоя без образования так называемых «линз». Для уточнения всех особенностей и нужны практические исследования геологии участка и выполнение камеральных расчетов на основании максимально точных данных.

Пошаговый расчет ленточного фундамента

Силы пучения для любого погруженного в грунт фундамента компенсируют несколькими способами:

  • дренаж по периметру
  • замена пучинистого грунта нерудным материалом
  • утепление отмостки/подошвы ленты
  • засыпка пазух инертным материалом

При соблюдении всех этих условий МЗЛФ достаточно рассчитать по несущей способности.

Глубина залегания

Остальные параметры назначаются, исходя из эксплуатационных условий, геологии в пятне застройки. Например, глубина залегания выбирается в зависимости от факторов:

  • расчетное сопротивление грунта – желательно опирать здание на пласты с нормальной несущей способностью
  • уровень УГВ – в идеале должен быть хотя бы на 1 м ниже подошвы МЗЛФ

Чаще всего для тяжелых коттеджей (кирпич, шлакоблок, пенобетон) ленточный фундамент заглубляют на 40 – 70 см. Для легких построек располагают на поверхности, заменив пахотный слой (40 – 60 см) щебенчатой, песчаной подушкой.

Необходимо учесть, что для монолитых конструкций, заливаемых в опалубку, необходима подбетонка. Стяжка из тощего бетона всегда изготавливается вдвое шире ленты, что позволяет повысить площадь опирания. Ленточный фундамент глубокого заложения по умолчанию опирается на несущий пласт.

Высота ленты

Если в проект заложен малозаглубленный ленточный фундамент, высота над отмоской назначается с учетом факторов:

  • пол по грунту – высота максимум 4 ширины ленты
  • глубина заложения – цокольная часть не может быть выше, чем подземная
  • перекрытие по балкам – в этом варианте получается подполье, в котором необходимы продухи вентиляции, располагающиеся минимум в 30 см т отмостки, чтобы их не переметало снежными сугробами зимой

При соблюдении всех этих условий эксплуатация будет намного комфортнее, ресурс силовых конструкций выше.

Ширина ленты

Существует конструкционное ограничение минимальной ширины МЗЛФ – 25 см для садовых домиков, 30 см для жилищ. Для обеспечения несущей способности можно дополнительно рассчитать конструкцию по расчетному сопротивлению грунта в зависимости от сборных нагрузок:

  • первый показатель берется из таблиц СП 22.13330 (для перестраховки лучше взять минимальное значение 0,8 кг/см 2 для пылеватых водонасыщенных песков)
  • второй рассчитывается самостоятельно (ветровая/снеговая нагрузка + вес мебели + масса конструкций)

Все данные по нагрузкам так же имеются в таблицах СП (например, нагрузки от квадратного метра перекрытий, стен, ветра, снега). После чего, станется разделить сборную нагрузку вначале на длину фундамента, затем на расчетное сопротивление грунта. В 90% случаев результат обеспечивает 2 – 3 кратный запас несущей способности для легких построек, тяжелых кирпичных коттеджей.

Например, ленточный фундамент 9 х 8 м для одноэтажного газобетонного коттеджа на суглинке дает результат 19,1 см, что гораздо меньше разрешенных 30 см, которые предписывают нормы СП.

Расчет арматуры

Перед укладкой бетона внутрь опалубки необходимо установить арматурные каркасы. Для этого необходимо рассчитать сечение прутков, хомутов, общее количество арматуры, определиться с толщиной защитного слоя бетона. Согласно СП63.13330 (ж/б конструкции), минимальный коэффициент армирования в поперечном сечении ленты должен быть не меньше 0,1%.

Практика показывает, что в этом случае обеспечивается многократный прочностной запас конструкций на усилия растяжения, для компенсации которых и используется арматура внутри бетона. С нагрузками сжатия этот материал легко справляется без посторонней помощи.

Проще всего понять принцип вычислений на конкретном примере:

  • высота фундамента 0,7 м (из них 0,4 м под землей), ширина 0,6 м (достаточно для кладки в 1,5 кирпича)
  • в этом случае сечение ленты составит 700 х 600 мм = 420 000 мм 2
  • при минимальном проценте армирования обще сечение стержней будет равно 420 000/100 х 0,1 = 420 мм 2
  • дальше потребуется таблица сечений прутков разного диаметра из СП 52-101 (колонки 4 стержня либо 6 стержней)
  • при этом следует учесть защитный слой по бокам (4 – 5 см), минимально допустимое расстояние между соседними стержнями 4 см из этого же СП
  • поэтому 6 стержней не умещаются в 60 см ленту без нарушений требований, так как 10 мм уходит на защитный слой, сама арматура так же имеет толщину
  • таким образом, остается вариант из 4 прутков (2 сверху + 2 снизу), что позволяет использовать 12 мм стержни периодического сечения А400 («рифленка»)

При ширине ленты от 70 см становится возможным использовать в каждом поясе по три прутка, но уже меньшего диаметра. Если высота ленты значительно больше, потребуется конструкционная арматура, решающая задачи:

  • сохранение минимального процента армирования
  • обеспечение пространственной жесткости силового каркаса

Ее укладывают в среднем слое аналогично основным рабочим поясам. По нормативам СП 52-101 минимальный диаметр поперечной арматуры (хомуты, анкеры, перемычки) составляет 6 мм. В этом случае применяются гладкие прутки А240. Если высота МЗЛФ превышает 0,9 м, диаметр арматуры хомутов увеличивается до 8 мм.

Подсчитать общее количество можно с учетом нахлеста, изгиба в местах сопряжений (углы, Т-образные примыкания), общей длины ленты. Длина хомутов равна периметру каркаса с учетом защитных слоев со всех сторон. После чего метры нужно перевести в килограммы, хотя это не обязательно. На каждом стройрынке имеются эти таблицы перевода металлопроката.

После изучения данного руководства у индивидуального застройщика не должно остаться пробелов по самостоятельному вычислению основных характеристик ленточного фундамента. Это позволит обеспечить достойный эксплуатационный ресурс, снизить ремонтные расходы.