Як самому розрахувати стрічковий фундамент приватного будинку?

Забудовник при будівництві будинку в обмежених фінансових умовах стикається з проблемою — як розрахувати параметри фундаменту майбутнього будинку, щоб він був надійний і служив довгі роки. Звичайно, краще звернутися до кваліфікованих профі расчетчикам, але для цього немає відповідних коштів. Що робити в цій ситуації? Часто ця проблема вирішується наступним чином – звертаються до сусідів, як у них влаштований фундамент, цікавляться у «бувалих» забудовників про фундаментах їх будинків, проводять пошук в інтернеті по фундаментам і т. д. На підставі цієї інформації визначають геометрію майбутнього фундаменту. При цьому можна отримати або перевитрата будівельного матеріалу, або, що драматичней, фундамент виходить ненадійний і незабаром може піддатися руйнуванню. Кожен будинок індивідуальний у виконанні і вимагає відповідних конкретних розрахунків його конструктивних елементів. Постараємося в цій статті допомогти забудовнику самостійно розрахувати параметри стрічкового фундаменту.

Повноцінний розрахунок будь-якого фундаменту при будівництві будинку передбачає:

• розрахунок фундаменту по несучій здатності ґрунту в місці забудови;
• розрахунок фундаменту на деформацію ґрунту в місці забудови.

Ми зупинимося на спрощеною методикою для розрахунку фундаменту по несучій здатності ґрунту в місці забудови, т. к. він відносно простий і цілком під силу самому забудовнику. Для цього необхідні знання математики і фізики в обсязі середньої школи. Провівши такий розрахунок, забудовник зможе з достатньою достовірністю визначитися з параметрами майбутнього фундаменту. Розрахунок по деформації грунту під будинком, досить складний і може бути виконаний тільки професіоналами.

Отже, забудовник визначився, фундамент стрічковий з допомогою нашої статті «Фундаменти будинків. Поради щодо вибору фундаменту для котеджу».

Вихідними даними для розрахунку є такі об'єктивні дані:

• характеристика грунтів на ділянці;
• рівень грунтових вод:
• рівень промерзання грунту;
• снігове навантаження на дах будинку;
• проект будинку.

Розрахунок буде включати три етапи:

1. розрахунок ваги всієї конструкцій будинку, а також снігового навантаження, корисного навантаження від людей, меблів і визначення величини питомого тиску на підошовний грунт фундаменту;
2. розрахунок геометричних розмірів фундаменту;
3. коригування розмірів фундаменту за результатами попереднього розрахунку.

Перший етап

Розраховується вага всіх конструктивних елементів будинку

Так для середньостатистичного будинку, економ класу, це будуть елементи:

• фундамент з урахуванням ваги ґрунту знаходиться над підошвою фундаменту (для деяких конструкцій фундаментів);
• цоколь з оздобленням;
• цокольне перекриття і підлоги;
• стіни без обліку отворів під вікна і двері;
• перегородки внутрішні;
• внутрішня і зовнішня обробка стін і перегородок;
• стельове перекриття, оздоблення стелі;
• кроквяної системи даху;
• покрівельний матеріал для покриття даху;
• сходові марші з опорою на фундамент будинку;
• тепло і гідроізоляція;
• інші можливі елементи конструкції.

Щоб визначити вага цих елементів необхідно виконати ескізи креслення виконані від руки) всіх конструктивних елементів будинку необхідних для розрахунку. Конструкції необхідно виділити як можна максимально схожими до майбутньої натуральної конструкції. За виконаними ескізами визначається обсяг конкретної конструкції.

Оскільки прямокутні форми конструктивних елементів є характерними для будівництва, визначивши лінійні розміри Д (довжина), В (висота), Ш (ширина), перемноживши їх, визначимо об'єм V (об'єм). При наявності конструкції складної прямокутної форми, її слід розділити на прості геометричні фігури та прорахувати їх обсяг, як було сказано вище. Перемноживши отриманий обсяг питома вага Y (щільність) матеріалу конструкції, отримаємо вага конструктивного елемента, необхідного для подальших розрахунків.

При визначенні ваги матеріалів для розрахунку, необхідно помножити отриманий вага (з ескізом) на так званий коефіцієнт надійності по навантаженню. Цей коефіцієнт залежить від характеру навантаження.

Усереднене, можна приймати наступні коефіцієнти:

Це правило необхідно для того, щоб не допустити помилок у розрахунках. Особливо це відноситься до матеріалів, які відносяться до категорії легких (для них коефіцієнт повинен прийматися до 1.3 і більше). Питома вага Y (кг/м3) основних будівельних матеріалів можна подивитися в СНиП ІІ-3-79.

Щільність деяких популярних матеріалів для фундаментів наведена в таблиці.

Підсумувавши вага всіх конструктивних елементів, ми отримаємо чистий вагу всього будинку (позначивши його Pдорозмірністю в кілограмах або тоннах). Якщо в конструкції будинку застосовуються стандартні будівельні елементи, такі як залізобетонні плити перекриттів та фундаментні блоки, різні залізобетонні балки, а також листові ДВП, сталеві профілі, металочерепиця тощо, це значно спростить розрахунок, т. к. нормативними документами відразу можна визначити їх вагу.

Щоб приступити до розрахунку необхідно визначиться з геометричними параметрами фундаменту. При цьому обов'язково повинні бути враховані наступні вихідні дані:

• планована конструкцію фундаменту (монолітний, збірний, заглиблений, мелкозаглубленний);
• матеріал фундаменту, використовуваний для будівництва (бетон, залізобетон, бутобетон, цегла тощо);
• величини заглиблення фундаменту в залежності від рівня промерзання грунту і залягання грунтових вод;
• класифікації ґрунту;
• параметрів будинку в плані.

За результатами аналізу необхідно скласти схему і ескіз фундаменту. Вони будуть обов'язковими графічними документами для розрахунку фундаменту.

Ширина фундаментної стрічки прямо залежить від категорії грунту в місці забудови і, як правило, приймається не менше 350 мм. Також природно, що його ширина повинна бути не менше ширини стін будинку. Розрахунок висота фундаменту, залежить від рекомендованої величини його заглиблення наведеною в таблиці/

Маючи схему та ескіз фундаменту визначаємо його обсяг (довжина всього периметра Д х висота В х ширина Ш = обсяг V). Далі перемноживши отриманий обсяг V на питому вагу Y матеріалу, отримуємо вага фундаменту Рф. Для розрахунку фундаменту основною величиною бути його ширина Ш підошовної частини, яка буде визначати питомий тиск на грунт будинку. Ш тут виступає як змінна функція, яку визначають розрахунком, досягаючи оптимальних розмірів фундаменту.

Розраховується снігове навантаження на дах будинку

Визначивши площу даху (за проектом будинку) необхідно помножити її на можливі величини (характеристичні) ваги снігового покриву для даної місцевості. Для України вони визначені в ДБН Ст. 1.2-2:2006 «Навантаження і впливи». В результаті ми отримуємо снігове навантаження на будинок (позначимо її Pз). Карта районування територій України за снігового навантаження див. нижче.

Снігове навантаження на будинок, багато в чому залежить від кута нахилу одне і двосхилих дахів. Чим більше кут нахилу, тим менше навантаження. Для коригування снігового навантаження застосовується коефіцієнт μ(поправочний). Перемноживши Pз на поправочний коефіцієнт μ, отримуємо уточнену снігове навантаження і позначимо її як Pз*.

Залежність поправочного коефіцієнта μ від кута (а) нахилу даху (одно чи двосхилим):

• μ =1 при а≤25º;
• μ = 0 при а > 60º;

— проміжні значення а — коефіцієнт μ екстраполюється.

Розраховується корисне навантаження

Корисне навантаження на фундамент створюється від меблів, опалювального котла, печі (якщо вони встановлені не на окремому фундаменті), побутових та господарських приладів та устаткування, можливого максимального можливого присутності людей в будинку тощо, тобто все, що буде присутнім в будинку. Прийнято цю величину (з запасом) навантаження брати як загальну внутрішню площу будинку помножену на 180 кг/м2. Отриману таким чином навантаження позначимо як Pп.

Розрахунок питомого тиску на грунт під підошовної частиною фундаменту

Підсумувавши всі отримані навантаження: Рк, Рс*, Рп, ми отримаємо максимальний вагу будинку позначивши його як Рд (у тоннах) впливає на підошовний грунт під фундаментом. Тепер поділивши отриманий повний вагу будинку Рд на сумарну площу підошви фундаменту ДхШ (в квадратних метрах), отримаємо питомий тиск на грунт, що знаходиться під підошвою фундаменту від усіх зібраних навантажень і позначимо цю величину — Руд (т/м2, кг/м2).

Другий етап

Попередній розрахунок розмірів фундаменту

Тепер, власне, приступають безпосередньо до розрахунку фундаменту.

Трохи теорії. Залежно від структури грунту, різні його категорії, здатні сприймати без опади будівель конкретні величини питомих навантажень Руд (т/м2) від споруд. Ця здатність ґрунтів визначається як розрахунковий опір грунту і позначається — R (т/м2). Основною умовою для гарантованої надійної експлуатації фундаменту є наступна вимога – величина питомого навантаження (Руд) на підошовний грунт від будинку, повинна бути менше розрахункового опору грунту:

Pуд < R. (1)

Розрахунковий опір грунту регламентовано нормативної документації — ДБН Ст. 2.1-10-2009 «Основи та фундаменти споруд».

По категорії грунту під підошвою фундаменту визначається величина R.

Величини розрахункових (середніх) опорів ґрунтів наведені в таблиці.

Провівши розрахунок, за результатами якого виконано вимогу (1), можна вважати, що геометричні розміри фундаменту обрані правильно.

Увагу. Необхідно забезпечити гарантований запас міцності фундаменту. Для цього треба щоб розрахункове опір грунту R було на 15-20% більше, ніж Руд. Це дозволить компенсувати можливі помилки допущені при виборі вихідних даних для розрахунку.

Третій етап

Коригування розмірів фундаменту за результатами попереднього розрахунку

У разі якщо за розрахунком вийшло що R дорівнює або менше Руд (з урахуванням 15-20% запасу), необхідно коригувати отримані лінійні розміри фундаменту. Це можна зробити за рахунок збільшення площі його підошви, збільшивши його ширину (Ш) в підошовної частини, яка, як ми знаємо, є величиною змінною. У разі варіанта, коли R значно більше, ніж Руд (з урахуванням 15-20% запасу), тоді рекомендується для економії будматеріалу, зниження трудомісткості коригувати геометричні розміри фундаменту в бік зменшення його розмірів по ширині, звичайно, якщо це допустимо конструктивними особливостями (наприклад, шириною стіни). Знову відкориговані розміри фундаменту необхідно перевірити розрахунковим шляхом за методикою, викладеною у другому етапі. При цьому необхідно не забути, що зменшення розмірів фундаменту відповідно зменшує його вагу. Тому, слід в уточнюючому розрахунку закладати вага новий (зменшений) фундаменту. Можливо, що для досягнення оптимальних розмірів фундаменту, потрібно його коригування в кілька етапів.

Заключна частина

Запропонована спрощена методика розрахунку фундаменту по несучій здатності ґрунту, не претендує на повноцінний професійний розрахунок. Вона призначена в першу чергу, щоб допомогти забудовнику самостійно визначити геометричні розміри майбутнього фундаменту з достатнім ступенем достовірності при мінімальних фінансових витратах. При цьому виключити суб'єктивний підхід до вибору конструктивних параметрів фундаменту (типу «як у сусіда», «всі так роблять» і інші). Також зрозуміти забудовником загальних принципів конструювання та будівництва стрічкового фундаменту для приватних будинків.

Для повного розрахунку фундаменту, включаючи розрахунок за деформації ґрунту, необхідно звернутися до кваліфікованих фахівців.

Статті pp-budpostach.com.ua Все про лазні

Статті по пїноблоку,пінобетону,пінобетонним блокам

Статті pp-budpostach.com.ua Статті по бетону

Статті Все про парканах

Статті pp-budpostach.com.ua Все про дахах ( види, матеріал, як краще вибрати)

Статті Все про Фундаменті

Статті по газобетону ( газоблокам ), газобетонних блоків, блоків газосиликатнных

Новини, статті, чутки, факти, різне і по чу-чуть

Статті по цеглині ( рядовому, особового,облицювальної,клинкерному, шамотною, силікатній,)