Рассчитать ленточный фундамент своими руками

Определение типа грунтов

Для выполнения расчетов и построения геологического разреза необходимо определить типы грунтов. Сначала проводятся полевые геологические работы, в ходе которых на участке бурят несколько скважин.


В процессе бурения через равнее промежутки геологи изымают из толщи земли образцы породы, укладывают их в специальные контейнеры и подписывают. Весь изъятый материал ведут в лабораторию для дальнейшего исследования.

Определить состав пород и их характеристики самостоятельно невозможно. Для этого потребуется специальное оборудование и знания. Без помощи профессионалов можно только примерно определить тип породы с помощью простого метода. Из насыщенного водой грунта пробуют скатать «колбаску».

От полученного результата зависит пластичность:

  • Длинный (до полуметра) жгут — высокая пластичность, грунт связный, частиц не видно. Это характерно для глинистых пород;
  • Жгут получается коротким, образуются трещины, он рвется — пластичность средняя, грунт связный, в составе в основном присутствуют глинистые частицы, содержание песка от 10 до 30%. Это характерно для суглинков.
  • В насыщенном водой состоянии жгут скатать невозможно — грунт несвязанный, состоят из заметных глазу частиц. Характерно для песка.

Рис. 3 Схема состава различных пород

Виды основных грунтов

Фундамент здания рекомендуется закладывать на следующих основных грунтах:

Скалистые грунты обладают отличной несущей способностью

  1. Скалистые. Они не промерзают и не размываются. В таких грунтах фундамент разрешается закладывать прямо на поверхности.
  2. Хрящеватые. В их основе гравий, обломки камня, хрящ. Такой не размывается и не сжимается. В местностях с таким грунтом фундамент закладывается на 0,50 м в глубину независимо от глубины промерзания.
  3. Песчаный. Легко пропускает воду, под нагрузкой сильно уплотняется и незначительно промерзает. На таких грунтах фундаменты закладывают на глубину до 0,70 м.
  4. Глинистые. Легко размываются, сжимаются, при замерзании вспучиваются. Фундаменты закладываются на глубину промерзания.
  5. Супеси и суглинки. Это – смесь песка, глины, пыли.
  6. С органическими примесями. К этому виду относится или торф, или болотный торф. В качестве естественных оснований они совершенно непригодны для строительства на них зданий.
  7. Плывун. Это разновидность супеси, имеющая подвижное состояние. Хотя этот вид не особенно пригоден в качестве основания, но современные методики строительства позволяют бороться с их негативными свойствами.
  8. Насыпные. Для них характерно неравномерное сжатие. Они практически не используются как естественное основание при строительстве здания.

Как рассчитать кубатуру фундамента

Учитывать массу фундамента лучше рассчитывая его объем: эта цифра вам пригодится при заливке фундамента: будете знать, сколько заказывать бетона или сколько материалов потребуется закупить.

Все исходные данные уже известны: высота, ширина и длина ленты. Их перемножаете, получаете кубатуру фундамента.

Например, посчитаем объем фундамента для рассчитанной ранее ленты: длинна 44 м, ширина 30 см (0,3 м), высота 1,75 м.  Перемножаем: 44 м * 0,3 м * 1,75 м = 23,1 м3. Фактически расход, скорее всего, будет немного больше: порядка 25 кубов. На эту цифру и ориентируйтесь при заказе бетона.

Кубатура фундамента рассчитывается исходя из найденных (предполагаемых) размеров ленты: длины, высоты и ширины путем их перемножения

Что надо учесть перед началом строительных работ?

В результате усадки здание может опуститься на величину от 2 до 10 см, но неравномерные усадки опасны. Например, если по всем расчетам требуется установка свай, то именно такой тип основания и надо использовать, в противном случае вскоре появятся сильные трещины, строение начнет деформироваться. Для определения несущей способности грунта надо предварительно произвести инженерно-геологические изыскания, в результате которых будут получены такие данные:

  • тип почвы и ее особенности;
  • уровень залегания грунтовых вод;
  • данные по предполагаемым нагрузкам от основания и конструкции дома.

Определяется расчетный вес стен, перекрытий, кровли, материал изготовления фундамента, также нельзя забывать о нагрузке от массы обстановки дома, предполагаемого количества проживающих людей. Даже при использовании для основания свай, надо помнить, что они также оказывают нагрузку. Поэтому заранее определяется размер подошвы свай с учетом нагрузки на каждый 1 см² площади. Несущая способность основания вычисляется с учетом давления от массы дома, массы самого фундамента.

Пирамида количественного состава грунтов.

Определение несущей способности устанавливается, исходя из специальных табличных данных.

Для расчета можно пользоваться такими данными:

  1. Песчаный гравелистый, крупные пески: расчетное сопротивление для плотных – 4,2 кг/ см², для средней плотности – 3,5 см².
  2. Для песков со средней фракцией расчетное сопротивление – 3,5 см².
  3. Значение для мелкого и слабовлажного песка средней плотности – 2,5 см².
  4. Для песка, который насыщен влагой, – 2 см².
  5. Для глинистых расчетное сопротивление следующее: для твердых глин при большой плотности – 6 см², при средней плотности – 3 см². Для пластичных глинистых большой плотности – 3 см², для глинистых со средней плотностью – 1 см².
  6. Значение несущей способности для крупнообломочного, галечного, гравийного, щебенчатого составляет – 6 см².
  7. Для суглинка сухого – 3 см². для суглинка пластичного, т. е. насыщенного влагой, расчет производится на основании значений: для большой плотности – 3 см², для средней плотности – 1 см².
  8. Для супеси значение составляет: для сухого при большой плотности – 3 см². Для влажного типа расчет производится с учетом таких показателей: при большой плотности – 2,5 см², при средней плотности – 2 см².

Методика расчета прочности кровельного покрытия и выбор марки несущего профлиста

Расчет несущей способности профнастила необходим для правильного выбора профилированного листа. Он сравнительно несложен и позволяет подобрать профиль с оптимальным соотношением несущей способности и цены материала.

Рассмотрим пример расчета нагрузки на профилированный лист кровельного покрытия и выберем профнастил с учетом данных, полученных в результате проведенного расчета.

Для начала принимаем следующие исходные данные для расчета: здание имеет двускатную кровлю с углом наклона 35°, проекция ската на горизонтальную плоскость равна 6,0 м, строительство расположено в Московской области.

Общая величина нагрузки на профилированный лист кровельного покрытия получается путем сложения снеговой и ветровой нагрузок, а также собственного веса профнастила.

Вес профнастила определяется площадью кровельного покрытия, величиной необходимых монтажных нахлестов и равен 8,6 кг/м2.

Расчетная снеговая нагрузка определяется местом расположения строительства. Московская область относится к III снеговому району, для которого снеговая нагрузка составляет 180 кг/м2. С учетом уклона кровли, снеговая нагрузка для нашего здания составляет 180х(60°-35°)/(60°-25°)=128,6 кг/м2, где 35° — принятый угол наклона кровли.

Частный дом с классической двускатной кровлей, покрытой профнастилом

По карте ветровых нагрузок находим, что Московская область относится к I ветровому району, для которого ветровая нагрузка составляет 32 кг/м2. С учетом уклона кровли, коэффициент аэродинамического сопротивления покрытия из профлиста будет равен приблизительно 0,3, соответственно ветровая нагрузка составит 32х0,3=9,6 кг/м2.

Следовательно, общая нагрузка на профнастил кровельного покрытия в нашем случае составит 8,6+128,6+9,6=146,8 кг/м2.

С учетом длины ската крыши и выбранного шага обрешетки, подбирается несущая способность профнастила (таблица допустимых нагрузок приведена выше). Исходя из полученной величины нагрузки на кровельное покрытие и табличных данных, для нашего здания подойдет профнастил С21-1000-0,6 с предельно допустимой нагрузкой 195 кг/м2.

Стоимость профилированного листа зависит от высоты профиля, толщины металла и качества его защитно-декоративного покрытия. Ниже приведена таблица, в которой указана стоимость наиболее популярной марки несущего профнастила — Н75, изготовленного из оцинкованной стали с количеством цинка в покрытии 140 г/м2.

Несмотря на то, что чаще всего можно обойтись более дешевыми вариантами, большинство застройщиков предпочитают использовать профлист с большим запасом прочности относительно расчетных характеристик. Особенно это касается районов, в которых за последние 20 лет были зафиксированы случаи аномально высокого уровня осадков, выпавших за короткий промежуток.Несущий профнастил для перекрытий, цена профиля Н75 с различными защитными покрытиями.

Толщина металла, мм Масса м/п, кг Ширина, мм. Профнастил несущий, цена руб. за 1 м.п. с НДС
оцинкованный с полимерным покрытием
рабочая полная
0,60 6,4 750 800 220 305
0,65 6,9 230 315
0,70 5,5 245 318
0,75 7,4 268 372
0,80 8,5 280 383
0,90 9,6 300 421
1,0 10,6 325 458

Полезная статья? Сохраните ее в соцсетях, чтобы не потерять ссылку!

Коллектив oprofnastile.ru

Читайте по теме:

Нормы расхода профлиста

Норма расхода профнастила на кровлю, фасад или забор. Существуют ли общие нормы расхода профлиста? Что нужно учитывать, когда считаете расход профнастила на 1м2? Обо всем этом — в статье.

Срок службы профлиста

Каков срок службы оцинкованного профнастила? Какие покрытия профлиста бывают? Насколько каждое из них увеличивает срок эксплуатации профнастила? И где их лучше применять? Читайте в статье.

Определение консистенции грунта в естественном сложении

Показатель консистенции СB для грунтов ненарушенной структуры определяется при помощи конуса Бойченко методом лабораторной пенетрации (рис. 1). Конус имеет угол раскрытия 30° и вес 300 грамм. Образец грунта загружают в металлическое кольцо и устанавливают на основание пенетрометра. Конус опускают до соприкосновения с зачищенной поверхностью грунта, чтобы он слегка его касался и прочерчивал тонкую линию, нажимают кнопку стопора, дают возможность конусу погрузиться в грунт под действием собственного веса и через 5 секунд берут отсчет с точность до 0,1 мм. В ходе опыта определяют глубину погружения конуса в грунт h мм (3–5 раз), в качестве результата опыта принимают среднее арифметическое глубины погружения конуса, которое и используют для определения показателя консистенции по специальной таблице 2.

Рис. 1. Конус (пенетрометр) П.О. Бойченко. Общий вид

Таблица 2. Классификация грунтов по показателю консистенции

Глубина погружения конуса, h в мм. Св Консистенция
< 1,5 < -0,25 твердая
1,5 – 4,0 -0,25 — 0 полутвердая
4,0 – 7,4 0 — 0,25 тугопластичная
7,4 – 16,0 0,25 — 0,75 мягкопластичная
16,0 – 22,5 0,75-1.00 текучепластичная
> 22,5 >1.00 текучая

Таблица 3. Переход от величины погружения конуса (h) к показателю консистенции грунта Св

h мм Св h мм Св h мм Св h мм Св h мм Св h мм Св
1.0 -0.27 4.6 0.05 8.2 0.31 11.8 0.53 17.0 0.78 35.0 1.44
1.2 -0.25 4.8 0.07 8.4 0.32 12.0 0.55 18.0 0.82 36.0 1.47
1.4 -0.23 5.0 0.08 8.6 0.33 12.2 0.56 19.0 0.86 37.0 1.50
1.6 -0.21 5.2 0.09 8.8 0.35 12.4 0.57 20.0 0.90 38.0 1.54
1.8 -0.19 5.4 0.11 9.0 0.36 12.6 0.58 21.0 0.94 39.0 1.58
2.0 -0.17 5.6 0.12 9.2 0.37 12.8 0.59 22.0 0.98 40.0 1.61
2.2 -0.16 5.8 0.13 9.4 0.39 13.0 0.61 23.0 1.02 41.0 1.64
2.4 -0.13 6.0 0.15 9.6 0.4 13.2 0.62 24.0 1.06 42.0 1.67
2.6 -0.12 6.2 0.16 9.8 0.41 13.4 0.63 25.0 1.10 43.0 1.70
2.8 -0.09 6.4 0.17 10.0 0.43 13.6 0.64 26.0 1.13 44.0 1.73
3.0 -0.08 6.6 0.2 10.2 0.44 13.8 0.65 27.0 1.17 45.0 1.77
3.2 -0.07 6.8 0.21 10.4 0.45 14.0 0.66 28.0 1.20 46.0 1.85
3.4 -0.05 7.0 0.23 10.6 0.46 14.2 0.67 29.0 1.24 47.0 1.87
3.6 -0.03 7.2 0.24 10.8 0.47 14.4 0.68 30.0 1.27 48.0 1.89
3.8 -0.01 7.4 0.25 11.0 0.48 14.6 0.69 31.0 1.30
4.0 0.00 7.6 0.27 11.2 0.49 14.8 0.7 32.0 1.33
4.2 0.01 7.8 0.28 11.4 0.5 15.0 0.71 33.0 1.37
4.4 0.03 8.0 0.29 11.6 0.52 16.0 0.74 34.0 1.40

Рис. 2. График зависимость Св от h

Грунты по показателю текучести IL могут отличаться (и отличаются) от показателя консистенции СB. Для оценки естественного состояния грунта вводитсяпоказатель структурный прочности грунта

Ксп = СB — IL              (2)

где, СB – показатель консистенции, IL – показатель текучести.

По этому простому показателю грунты можно разделить на две группы:

Ксп > 0 – грунты структурно устойчивые, Ксп ≤ 0 – грунты структурно неустойчивые; и Ксп = 0 – грунты структурно однородные

Например, между двумя показателями консистенции IL и СB для грунтов Санкт-Петербурга и Ленинградской области существует взаимосвязь (рис 3).

Рис. 3. График зависимости показателя текучести и консистенции для моренных (g) и озерно-ледниковых (lg) отложений территории Санкт-Петербурга (по данным «Трест ГРИИ»).

Анализируя данный график, можно констатировать, что на основании показателя IL грунты в нарушенном состоянии характеризуются как менее прочные, чем по СB, характеризующего грунты в естественном сложении. Смещения наименования консистенции по показателю IL в сравнении с СB могут достигать 2–4 подформ для озерно-ледниковых грунтов, что связано с их высокой структурной прочностью. И наоборот для ледниковых супесей возможно СB> IL, что связано с низкой структурной прочностью и погрешностями определения пределов пластичности. Таким образом, сравнение этих показателей дает возможность оценить структурную прочность грунта. Следовательно, определив Св и IL, и воспользовавшись этим графиком, можно достаточно уверенно определить генезис грунта. Или, зная один из показателей консистенции, определить или проконтролировать другой.

Корректировка параметров

Если нагрузка, передаваемая через ленточный фундамент, для данных грунтов велика, выхода два: использовать при строительстве более легкие материалы или увеличить ширину ленты.

Изменение материала очень трудоемко: часто изменение одного материала тянет за собой цепочку изменений параметров целого ряда других. В результате расчет массы приходится переделывать. Потому чаще увеличивают толщину ленты в фундаменте. Этим увеличивается уменьшается удельная нагрузка. Но слишком широкий ленточный фундамент (шире 60 см), особенно глубокого заложения,  невыгоден экономически: большой расход материала и трудозатараты. В этом случае необходимо сравнивать стоимость нескольких типов фундамента.

Ширину монолитно-ленточного фундамента подбирают исходя из рассчитанной нагрузки от дома и несущей способности грунтов

Не забудьте после изменения ширины ленты пересчитать ее массу и соответствующим образом откорректировать массу строения.

Исследование грунта

Исследования состояния грунта важный этап в подготовки к монтажу фундамента. Так, лучше всего обратиться к помощи специализированных компании, оказывающих данные услуги на профессиональной основе. Однако, первичные работы можно провести и самостоятельно — воспользовавшись ориентировочным методом исследования и анализа грунта. Рассмотрим поэтапно:

Для извлечение проб грунта необходим бур

Важно помнить, что от этажности будущего здания зависит глубина на которую нужно проделать лунку. Так, для одноэтажного дома — это 2-3 метра, для двухэтажного дома — 3-4 метров. Однако, если планируется укладка глубокого фундамента для подвала или цокольного этажа, то бурение самостоятельно выполнить не получиться, так как в этом случае глубина будет соответствующая. Возникает другой вопрос: достаточно ли одного шурфа? Однозначно нет и это объясняется просто

Фундамент будет залегать на достаточной глубине и в разное время года на него будет воздействовать мороз или влага, что в свою очередь может привести к образованию трещин, сколов, дыр как на самом фундаменте, так и на стенах сооружения. Как бы не было зафиксировано в СниПах о том, что для небольших одноэтажных достаточно 1-2 шурфов, лучше всего заложить 4-5 для надежности.

На первый взгляд нельзя сразу сказать, какие сюрпризы может скрываться в себе грунта на участке, для этого проводится анализ почвы с каждых 30-40 см шурфа до предельной глубины промерзания грунта. Чтобы определить тип почвы, имеющийся на отведенном под застройку участке, вам необходимо пробурить по периметру площадки 3-4 шурфа глубиной на 2 метра и визуально осмотреть извлекаемую из скважины породу.

  • Глинистая почва — имеет желтоватый либо темно-коричневый цвет. При высокой влажности пластична, позволяет слепить шарик, при сдавливании формирующий ровную, без трещин, лепешку. При низкой влажности имеет повышенную твердость, валун из глины сложно раздавить ногой. Сухая глина — оптимальная для строительства фундаментов порода, обладающая высокой грузонесущей способностью, однако строительство на влажной глине чревато проблемами из-за пучения грунта. Несущая способность сухой глины — до 6 кг/см2, влажной — 1-3 кг/см2;
  • Суглинок — почва, имеющая низкую плотность. В составе содержит 30-35% глины и пылеватые (мелкофракционные) пески. Слепленная из суглинка лепешка имеет множество трещин по краям. Суглинок, из-за низкой грузонесущей способности может давать осадку, а наличие в составе пылеватых частиц обуславливает высокую склонность породы к пучению. Несущая способность сухого суглинка — 3 кг/см2, влажного 1-2.5 кг/с2;
  • Супесь — почва, обладающая минимальной пластичностью (песок и 10% глины). Имеет характерный желтоватый либо рыжий цвет, крошится и рассыпается даже во влажном состоянии. Несущая способность сухой супеси — 3 кг/см2, влажной — от 0.7 до 2 кг/см2;
  • Пылеватый песок — мелкофракционные частицы, визуально напоминающие пыль. Фракции менее 0.1 мм в диаметре, грузонесущая способность в сухом виде — 3 кг/см2, влажном — 1 кг/см2;
  • Средний песок — размер фракций 0.1-1 мм, несущая способность сухого песка — 4 кг/см2, влажного — 1 кг/см2;
  • Крупный песок — имеет фракции 0.1-2 мм. в диаметре, размер которых схож с зернами проса. Несущая способность крупного песка не зависит от насыщенности влагой, она всегда составляет 4-5 кг/см2;
  • Гравелистый песок — обломочная порода, содержащая частицы гравия размером до 5 мм. в диаметре. Имеет постоянную грузонесущую способность в 5 кг/см2.


Рис: Разные виды грунта

Стоит понимать, что проектировать фундамент на основе характеристик грунта, определенных кустарным методом, не подпишется ни одна серьезная проектировочная организация, поскольку самостоятельно выявить фактическую плотность грунта, от которой сильно зависит грузонесущая способность породы, невозможно.

Важно: чтобы избежать проблем в дальнейшем, рекомендуется рассчитывать фундамент исходя из усредненной грузонесущей способности любого типа сухой почвы в 2 кг/см2.Может быть интересным:

  1. Стена в грунте, технология
  2. Несущая способность свай

Сбор нагрузок

Сбор нагрузок осуществляется суммированием их каждого вида (постоянные, длительные, кратковременные) с умножением на грузовую площадь. При этом учитываются коэффициенты надежности по нагрузке.

Значения коэффициентов надежности по нагрузке согласно СП 20.13330.2011.

Нормативные значения полезных нагрузок в зависимости от назначения помещения согласно СП 20.13330.2011.

К постоянным нагрузкам относят собственный вес конструкций. К длительным – вес не несущих перегородок (применительно к частному строительству). Кратковременными нагрузками является мебель, люди, снег. Ветровыми нагрузками можно пренебречь, если речь не идет о строительстве высокого дома с узкими габаритами в плане. Разделение нагрузок на постоянные/временные необходимо для работы с сочетаниями, которыми для простых частных строений можно пренебречь, суммируя все нагрузки без понижающих коэффициентов сочетания.

По своей сути сбор нагрузок представляет собой ряд арифметических действий. Габариты конструкций умножаются на объемный вес (плотность), коэффициент надежности по нагрузке. Равномерно распределенные нагрузки (полезная, снеговая, вес горизонтальных конструкций) формируют опорные реакции на нижележащих конструкциях пропорционально грузовой площади.

Сбор нагрузок разберем на примере частного дома 10х10, один этаж с мансардой, стены из газоблока D400 толщиной 400мм, кровля симметричная двускатная, перекрытие из сборных железобетонных плит.

Схема грузовых площадей для несущих стен в уровне перекрытия первого этажа (в плане.

Схема грузовых площадей для несущих стен в уровне кровли (в разрезе.

Некоторую сложность представляет собой сбор снеговой нагрузки. Даже для простой кровли согласно СП 20.13330.2011 следует рассматривать три варианта загружения:

Схема снеговых нагрузок на кровлю.

Вариант 1 рассматривает равномерное выпадение снега, вариант 2 – не симметричное, вариант 3 – образование снегового мешка. Для упрощения расчёта и для формирования некоторого запаса несущей способности фундаментов (особенно он необходим для примерного расчёта) можно принять максимальный коэффициент 1,4 для всей кровли.

Конечным результатом для сбора нагрузок на ленточный фундамент должна быть линейно распределенная (погонная вдоль стен) нагрузка, действующая в уровне подошвы фундамента на грунт.

Таблица сбора равномерно распределенных нагрузок

Наименование нагрузки Нормативное значение, кг/м2 Коэффициент надежности по нагрузке Расчётное значение нагрузки, кг/м2
Собственный вес плит перекрытия 275 1,05 290
Собственный вес напольного покрытия 100 1,2 120
Собственный вес гипсокартонных перегородок 50 1,3 65
Полезная нагрузка 200 1,2 240
Собственный вес стропил и кровли 150 1,1 165
Снеговая нагрузка 100*1,4 (мешок) 1,4 196

Всего: 1076 кг/м2

Нормативное значение снеговой нагрузки зависит от региона строительства. Его можно определить по приложению «Ж» СП 20.13330.2011. Собственные веса кровли, стропил, напольного перекрытия и перегородок взяты ориентировочно, для примера. Эти значения должны определяться непосредственным вычислением веса того или иного конструктива, или приближенным определением по справочной литературе (или в любой поисковой системе по запросу «собственный вес ххх», где ххх – наименование материала/конструкции).

Рассмотрим стену по оси «Б». Ширина грузовой площади составляет 5200мм, то есть 5,2м. Умножаем 1076кг/м2*5,2м=5595кг/м.

Но это ещё не вся нагрузка. Нужно добавить собственный вес стены (надземной и подземной части), подошвы фундамента (ориентировочно можно принять её ширину 60см) и вес грунта на обрезах фундамента.

Для примера возьмем высоту подземной части стены из бетона в 1м, толщина 0,4м. Объемный вес неармированного бетона 2400кг/м3, коэффициент надежности по нагрузке 1,1: 0,4м*2400кг/м3*1м*1,1=1056кг/м.

Верхнюю часть стены примем в примере равной 2,7м из газобетона D400 (400кг/м3) той же толщины: 0,4м*400кг/м3*2,7м*1,1=475кг/м.

Ширина подошвы условно принята 600мм, за вычетом стены в 400мм получаем свесы общей суммой 200мм. Плотность грунта обратной засыпки принимается равной 1650кг/м3 при коэффициенте 1,15 (высота толща определится как 1м подземной части стены минус толщина конструкции пола первого этажа, пусть будет в итоге 0,8м): 0,2м**1650кг/м3*0,8м*1,15=304кг/м.

Осталось определить вес самой подошвы при её обычной высоте (толщине) в 300мм и весе армированного бетона 2500кг/м3: 0,3м*0,6м*2500кг/м3*1,1=495кг/м.

Суммируем все эти нагрузки: 5595+1056+475+304+495=7925кг/м.

Более подробная информация о нагрузках, коэффициентах и других тонкостях изложена в СП 20.13330.2011.

Нагрузки на грунт

В конечном счете, давление от здания, передающееся на сваю, передается на грунт. Поэтому несущая способность сваи – это не только способность материала сваи выдержать те или иные нагрузки, а величина, связывающая как прочность самой сваи, так и прочность грунта.

Несущая нагрузка опоры в общепринятом смысле – это такое давление, которое выдерживает свая от элемента стоящего на ней здания без ее  продвижения вглубь грунта. Другими словами – это способность опоры уравновешивать давление от веса здания и силу сопротивления грунта.

Существует несколько методов определения несущей способности сваи:

  • Расчетный (теоретический)
  • Динамический
  • Пробный

Теоретический метод основан на табличных данных СНиП 11-17-77. В них приведены примерные значения несущей способности той или иной сваи в зависимости от того или иного грунта.

Приведем алгоритм расчета несущей способности сваи. Геологические испытания грунта на участке позволяют определить сопротивляемость грунтов. Для этого нужно знать состав грунта на той глубине, на которую погружается свая.

Табличные данные, полученные опытным путем, дают возможность оценить сопротивляемость того или иного грунта, то есть его несущую способность.

Приведем некоторые табличные значения из данных по сопротивлению глиняных и песчаных грунтов, наиболее распространенных для возведения зданий (в кг/см2):

Глина – 4-6

Суглинки и супеси – 3-4

Пески средние – 15

Пески мелкие – 8


Пески пылеватые — 5

Насыпной грунт без уплотнения – 1

Насыпной грунт с уплотнением – 1.5

Особенности грунтов в расчете несущей способности свай

Сила F, с которой лопасть сваи давит на грунт, определяется по формуле:

F=S*Ro

S – площадь опоры, т.е. лопасти

Ro – прочностная характеристика грунта

Площадь опоры приблизительно берется равной площади лопасти, в проекции, без учета ее изгиба. Упрощенно для расчета площади берется радиус лопасти, а площадь круга высчитывается по известной формуле S=пR2.

Обычно для свай различных диаметров лопасти выполняются по одним стандартам, т.е ширина лопасти увеличивается с увеличением диаметра трубы. Общепринятые стандарты для лопастей:

  1. Для трубы 89 мм – 250 мм
  2. Трубы 108 мм – 300 мм
  3. Трубы 133 мм – 350 мм

Следует отметить, что с углублением плотность грунта возрастает, что также вносить изменения в расчеты.

Для упрощения расчетов можно воспользоваться следующей таблицей для наиболее распространенных свай с диаметром 89 и 108 мм с лопастью 300 мм:

Тип грунта Несущая способность сваи при глубине залегания
1,5 м 2,0 м 2,5 м 3,0 м
Полутвердая глина 4,7 5,4 6,0 6,7
Мягкая глина 3,7 4,4 5,0 5,8
Тугопластичне суглинки 3,9 4,6 5,3 6,0
Песок средний 9,7 10,4 11,1
Песок мелкий 6,3 7,0 7,7
Песок пылевидный 4,9 5,6 6,3

Пример расчета

Исходные данные:

  • Геологические условия местности: на глубине 2 метра от поверхности почвы залегают суглинки тугоплатичные, далее на всю глубину исследования располагаются твердые глины с коэффициентом пористости 0,5.
  • Снеговая нагрузка — 0,18 т/м².
  • Требуется спроектировать фундамент под одноэтажный дом с мансардой. Размеры дома в плане — 4 на 8 метров, кровля с покрытием из металлочерепицы вальмовая (высота наружной стены по всем сторонам одинаковая), стены из кирпича толщиной 0,38 м, перегородки гипсокартонные, перекрытия — железобетонные плиты. Высота стен в пределах первого этажа — 3 метра, на мансардном этаже наружные стены имеют высоту 1,5 метра. Внутренних стен нет (только перегородки).

Сбор нагрузок:

  1. масса стен = 1,2 * (24 м (периметр дома) * 3м (первый этаж) + 24 м * 1,5 м (мансарда))*0,38 м * 1,8 т/м³ (плотность кирпичной кладки) = 88,65 т (1,2 — коэффициент надежности по нагрузке);
  2. масса перегородок = 1,2 * 2,7 м (высота) * 20 м (общая длина) * 0,03 т/м² (масса квадратного метра перегородок) = 2 тонны;
  3. масса перекрытий с учетом цементной стяжки 3 см = 1,2 * 0,25 м (толщина) * 32 м²(площадь одного перекрытия) * 2(пол первого этажа и пол мансарды) * 2,5 т/м² = 48 тонн;
  4. масса кровли = 1,2 * 4 м * 8 м * 0,06 т/м² = 2,3 тонны;
  5. снеговая нагрузка = 1,4 * 4 м * 8 м * 0,18 т/м2 = 8,1 тонн;
  6. полезная нагрузка = 1,2 * 4 м * 8 м * 0,15 т/м² * 2 (2 перекрытия) = 11,5 тонн.

Итого: М = 112,94 т. Периметр здания Uдома = 24 м, нагрузка на погонный метр Q= 160,55/24 = 6,69 т/м. Предварительно подбираем сваю диаметром 30 см и длиной 3 м.

По формулам для определения расстояния между сваями

Все необходимые формулы приведены ранее, нужно просто воспользоваться ими по порядку.

1.       F= 3,14 D²/4(площадь круглой сваи) = 3,14 * 0,3 м * 0,3 м / 4 =0,071 м², U = 3,14 D = 3,14*0,3 м = 0,942м; (периметр сваи по кругу);

2.       Pосн = 0,7 * 90 т/м² * 0,071 м2 = 4,47 т;

3.       Рбок. пов-ти = 0,8 * (2,8 т/м² * 2 м + 4,8 т/м² * 1) * 0,942 = 7,84 т;

В этой формуле 2,8 т/м² — расчетное сопротивление боковой поверхности сваи в тугопластичном суглинке, 2м — высота слоя суглинка, в котором располагается фундамент. Сопротивление находят по таблице 3. Там представлены значения для подходящей в данном случае глубины 50, 100 и 200 см. В расчет принимаем минимальное для того, чтобы обеспечить запас по несущей способности.

4,8 т/м² — расчетное сопротивление боковой поверхности сваи в полутвердой глине, 1м — высота фундамента, располагающегося в этом слое. Последнее число в формуле — найденный в первом пункте периметр сваи. Значения 0,7 и 0,8 в пунктах 2 и 3 — коэффициенты из формул.

4.       Р = 4,47 т + 7,84 т = 12,31 т (полная несущая способность одной сваи);

5.       L = 12,31 т/6,69 т/м = 1,84 м — максимальное значение расстояния между сваями (между центрами).

Назначаем расстояние 1,8 м. Т.к. длина наших стен кратна 2 м метрам, удобнее чтобы и расстояние между сваями было 2 м, для этого нужно немного увеличить несущую способность сваи, например увеличив её диаметр. Если полученное значение шага достаточно велико, разумнее найти минимальное, поскольку, чем больше расстояние между сваями, тем больше понадобиться сечение ростверка, что приведет к дополнительным затратам.  По такому же принципу выполняют расчеты для уменьшенного диаметра. Рассчитывают применое количество материала для нескольких вариантов и подбирают оптимальное значение.

Заключение

Расчёт ленточного фундамента выполняется согласно действующим строительным нормам и правилам, в первую очередь СП 22.13330.2011. Точный расчёт фундамента по несущей способности и его осадки невозможен без отчета об инженерно-геологических изысканиях.

Приближенным образом требуемая ширина ленточного фундамента может быть определена на основании усредненных показателей несущей способности тех или иных видов грунтов, приведенных в СП 22.13330.2011. Расчёт осадки обычно не показателен для простых, однородных геологических условий в рамках «частного» строительства (легких строений малой этажности).

Принятие решения о самостоятельном, приближенном, неквалифицированном расчёте ширины подошвы ленточного фундамента владельцем будущего строения неоспоримым образом возлагает всю возможную ответственность на него же.

Целесообразность применения он-лайн калькуляторов вызывает обоснованные сомнения. Правильный результат можно получить, используя методики расчёта, приведенные в нормах и справочной литературе. Готовые калькуляторы лучше применять для подсчета требуемого количества материалов, а не для определения ширины подошвы фундамента.

Точный расчет ленточного фундамент не так уж прост и требует наличия данных по грунтам, на которые он опирается, в виде отчета по инженерно-геологическим изысканиям. Заказ и оплата изысканий, а также кропотливый расчет окупятся сторицей правильно рассчитанным фундаментом, на который не будут потрачены лишние деньги, но который выдержит соответствующие нагрузки и не приведет к развитию недопустимых деформаций здания.


С этим читают