Пример расчета параметров ленточного фундамента

Каждый отдельный дом или сделанный в нем ремонт являются воплощением индивидуальности и результатом работы фантазии своих хозяев. Однако существует в таком занятии и несколько тонкостей. Например, возведение фундамента: монолитного, столбчатого или плитного.

Виды расчетов

К слову, все вышеперечисленные виды фундамента являются основными. Существует и несколько подвидов и разновидностей. Что касается сферы частного строительства, то самым распространенным в ней можно смело назвать именно ленточный фундамент.

Говоря о таком фундаменте, можно выполнить несколько расчетов:

•  расчет, итог которого показывает правильность выбора его размеров, если во внимание брать несущую способность грунта и вес здания;
•  расчет, итог которого показывает примерный расход материалов и стоимость всего проекта.

Существует ряд других расчетов. Расчеты, приведенные выше, являются условными, хотя и достаточно точными. И для частного строительства их более чем достаточно.

Конечно, инженеры и проектировщики выполняют более сложные расчеты, затрачивая много времени и применяя массу специализированных знаний. Отнюдь не каждый их имеет, а выполнить хотя бы элементарный расчет требуется. Специально для таких случаев есть упрощенные варианты расчетов.

Расчет максимальной нагрузки

Итак, в процессе расчета понадобятся некоторые исходные данные. Все данные, приведенные ниже, являются вымышленными и далеки от действительности. Кроме того, значения идеализированы, что немного упрощает сам расчет.

Исходный материал

Фундамент имеет следующие размеры:

•  глубина – 1,5 м;
•  протяженность – 30 м;
•  ширину необходимо найти.

Следует найти оптимальную ширину ленточного фундамента, при которой он будет обладать необходимой для всей конструкции несущей способностью. Будем считать, что делается монолитный армированный фундамент ленточного типа.

Само здание имеет следующие параметры:

•  стены выполнены из пенобетона, блоки которого 60 см по длине, 30 см по ширине и 20 см по высоте;
•  протяженность стен, как и ленточного фундамента, равна 30 м (2*10 и 2*5 м);
•  высота – 3 м;
•  блоки укладываются на ребро.

Перекрытие выполнено в виде монолитной плиты, толщина которой – 15 см.

Кровля представлена шифером. Всего понадобилось 100 листов, каждый из которых весит порядка 26 кг. Кроме того, потрачено около 5 кубометров древесины.

Пример непосредственного расчета

В самом обычном случае считается масса всей постройки. Зная при этом несущую способность грунта и фундамента, можно их сравнить с массой и сделать выводы о пригодности такого ленточного фундамента. В нашем случае сделать это не получится, так как не известна ширина монолитного фундамента.

В подобном случае поступают следующим образом:

•  считается примерная масса конструкции без ленточного фундамента;
•  находится ширина фундамента с учетом того, что давление должно быть меньше несущей способности грунта;
•  уточняется ширина фундамента и внесение некоторых поправок по необходимости.

Стоит заметить, что определение несущей способности грунта невозможно без определения его типа.

Существует сразу несколько народных способов определения типов грунта. Один из самых простых заключается в том, что нужно взять небольшую горсть земли, с некоторой глубины, желательно с глубины закладки фундамента, так как именно данный грунт будет держать весь вес на себе. Эта горсть ладонями формируется в шар, а дальше осталось сделать вывод по результатам:

•  если получается сформировать хоть что-то наподобие шара, но он рассыпается, то в руках супесь;
•  если шар получился крепким, при его сжатии он не рассыпается, а просто разделяется, то это суглинок;
•  если формируется шар, а при сжатии получилась аккуратная лепешка, то это глина;
•  если же даже шар сделать не получилось, то в руках обычный песок.

Именно из результатов такого нехитрого эксперимента можно узнать о несущей способности грунта. Все данные можно взять из соответствующих таблиц:

•  крупнозернистый песок имеет коэффициент сопротивления (несущую способность) 5;
•  среднезернистый песок – 4;
•  мелкозернистый песок – 3;
•  сильно увлажненный мелкозернистый песок – 2;
•  сухая супесь – 2.5, а увлажненная – 2;
•  суглинок – 2
•  сухая глина – 2,5, а увлажненная – 1;

Стоит заметить, что данные коэффициенты относятся только к обычной плотности грунта. Если же грунт имеет плотность выше среднего, то его несущая способность больше:

•  крупнозернистый песок – 6;
•  среднезернистый песок – 5;
•  мелкозернистый песок – 4;
•  сухая супесь – 3;
•  суглинок – 3 и т.д.

Примем для нашего случая коэффициент сопротивления равный 2,5.

Теперь найдем массу строения.

Как уже было отмечено, расчет будет выполняться без учета массы фундамента.

Итак, про пол в исходных данных не было сказано. Это было сделано, т.к. пол не оказывает воздействия на фундамент.

Следует приступить к расчету массы стен. Мы можем знать и площадь стен, и площадь одного блока: 60*30 = 1800 см2 = 0,18 м2.

Тогда площадь стен: 30*3 = 90 м2.

Теперь легко вычислить необходимое количество блоков: 90/0,18 = 500 штук. Зная массу одного блока можно посчитать их суммарный вес: 500*30 кг = 15 тонн.

Теперь определим массу перекрытия. Оно сделано из бетона (средняя плотность 2500 кг/м3). Сначала следует найти объем бетона: 5*10*0,15 = 7,5 м3, то есть его масса равна: 7,5*2500 = 18,75 тонны.

Теперь определяем массу крыши. Всего потрачено 5 м3 древесины. Например, сосна имеет плотность около 800 кг/м3, а береза – 900 кг/м3. Эти данные являются справочными.

Пусть использовалась сосна. Тогда найдем ее массу: 5*0,8 = 4 тонны.

Масса кровли равна: 100*26 кг = 2,6 тонны.

Значит, масса крыши равна: 4+2,6 = 6,6 тонны.

Теперь остается найти общую массу, как сумму всех масс: – 15+18,75+6,6 = 40,35 тонн.

Пример расчета ширины

Несущая способность ленточного фундамента определяется только общей нагрузкой и площадью опоры. Общую нагрузку мы выяснили, осталось найти необходимую площадь опоры.

Найдем ее: 40 350 кг / 2,5 = 16140 см2.

Теперь зная протяженность монолитного фундамента, можно без труда найти его необходимую минимальную ширину: 16140 см2 / 3000 = 5,38 см.

Как можно видеть по результатам, ленточного фундамента такой ширины просто не бывает. Это действительно так. Монолитный фундамент ленточного типа с обычной шириной в 25-30 см способен выдерживать нагрузки до 70-80 тонн. При условии, что грунты не отличаются пучинистостью и имеют высокую плотность эта цифра может возрастать до 200 тонн. Частные дома, как правило, имеют гораздо меньший вес.

Нахождение массы и внесение корректировок

Итак, теперь мы знаем все размеры фундамента, а значит, его вес мы можем найти. Но поскольку такая ширина просто неприемлема, можно считать фундамент, взяв для расчета реальную ширину. Пример: 25 см.

3000*25 = 75000 см2 – площадь опоры реального фундамента.

75000*150 = 11250000 см3 или 11,25 м3.

Тогда можно посчитать его массу: 11,25*2500 = около 28 тонн.

Теперь производим уточнение массы всего здания: 40 +28 = 68, примерно 70 тонн, с учетом отделки и мебели можно смело набрасывать еще 5 тонн, итого, получим 75 тонн.

Площадь опоры у реального фундамента составляет 75000 см2. Эти данные дают право вычислить реальное оказываемое давление: 75000/75000 = 1 кг/см2. Зная, что несущая способность грунта равна 2,5 кг на 1 см2, можно говорить о целесообразности такого строительства.

Краткие выводы

Итак, как можно заметить из примеров расчета, для ленточного фундамента расчеты практически не нужны. Это связано с тем, что такие фундаменты обладают большой площадью опоры и, как следствие, большой несущей способностью.

Однако часто дома строятся на грунтах, несущая способность которых очень мала. В таком случае рекомендуется просто заменять грунты, то есть отрывать котлован и засыпать его более плотным грунтом.

Стоит отметить тот факт, что данный пример расчета не содержал никаких сведений о ветровой и снеговой нагрузке.

Такие факторы, как снежный покров и сильные ветра, оказывают достаточно сильное давление на фундамент. Их вычисление полностью зависит от конкретного района. Все необходимые априорные данные можно легко найти в соответствующих справочниках. Однако, даже если подобные моменты не были приняты во внимание, не стоит утверждать, что расчеты не верны. Ведь, например, из массы стен не были вычтены массы всех ниш, то есть дверных и оконных проемов.

В целом можно отметить, что подобные расчеты с особой точностью рекомендуется проводить только при устройстве столбчатых фундаментов, данный пример может служить методикой проведения таких расчетов. Можно говорить, что подобные самостоятельные расчеты сильно идеализированы и имеют весьма приблизительный характер.

Расчет плотности грунта

Физический смысл такого расчета прост: сравнение объема грунта в разном состоянии.

Для начала вырезается кусок грунта размерами 10*10*10 см, далее замеряется его масса. После этого необходимо отвесить ровно столько же этого грунта, но у же в рассыпчатом состоянии. Затем мерным стаканом необходимо измерить объем второй порции грунта (в рассыпчатом состоянии). После чего получившееся значение делим на 1 кубический дециметр.

http://youtu.be/js76KAg5mAs

В итоге должно получиться значение очень близкое к единице. Чем ближе оно к единице, тем выше плотность грунта. Из результатов эксперимента можно сделать выводы о несущей способности.