Как правильно рассчитать фундамент под дом

Глубина заложения фундамента — проектируемая величина, которая зависит от типа здания или сооружения, климатической зоны, грунтов на участке и уровня залегания подземных вод. На эту величину также оказывает влияние конструкция здания (с подвалом или без), принцип его использования (с отоплением или без), этажность и масса.

Принцип расчета глубины

В большинстве случаев для построек рассчитывают ленточный фундамент. Поэтому часто возникает вопрос: как определить глубину заложения фундамента? Ответить на него можно, подсчитав все нагрузки от проектируемого дома. Поэтому перед началом расчета потребуется:

  • вычертить план дома и всех примыкающих построек;
  • определиться с наличием подвала и его геометрической формой;
  • рассчитать уровень цоколя и выбрать материал для его изготовления;
  • принять нужные материалы для утепления дома.
Принцип расчета глубины

Проделав вышеуказанные шаги, можно начинать расчет. Сперва необходимо составить таблицу, в нее нужно вписать удельный вес всех используемых материалов, затем нужно разбить проектную работу на такие этапы:

  • назначение высоты вкапывания ленты;
  • высчитать нагрузки на ленту;
  • рассчитать геометрические параметры ленты;
  • откорректировать данные, учитывая структуру почвы.

Расчет осадки фундамента мелкого заложения и стабилизации ее во времени.

Осадка основания S с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле

где β — безразмерный коэффициент = 0,8; σzpi — среднее значение дополнительных верт-х норм-х напряжений в i — м слое грунта

hi, Ei — соответственно толщина и модуль деформации i — го слоя грунта;

n — число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания.

Сжинаемую толщу грунта под подошвой фундамента делят на элементарные слои, толщиной не более 0,4 ширины подошвы фундамента. При слоистом основании каждый элементарный слой должен включать однородный грунт и не должен быть более 2м.

Для вертикали, проходящей через середину подошвы фундамента, определяют напряжения от собственного веса грунта σzq и дополнительные напряжения σzp.

Вертикальные напряжения от собственного веса грунта на границе слоя, расположенного на глубине Z от подошвы фундамента, определяются по формуле

где — удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента;

dn — глубина заложения фундамента;

, hi — соответственно удельный вес и толщина i -го слоя грунта.

Ниже уровня подземных вод (УПВ) в песках к глинистых грунтах с JL > 0,5 учитывают взвешивавшее действие воды

где s — удельный вес грунта; w- удельный вес воды;

Расчет осадки фундамента мелкого заложения и стабилизации ее во времени.

e — коэффициент пористости грунта.

Дополнительные вертикальные напряжения на глубине Z от подошвы фундамента, действующие по оси, проходящей через центр подошвы фундамента, определяются по формуле

, где α — коэффициент затухания дополнительных давлений по глубине,

Po = P — σzq,о — дополнительное вертикальное давление на основание в уровне подошвы фундамента;

Р — среднее давление под подошвой фундамента;

σzq,о — напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента.

Нижняя граница сжимаемой, толщи основания принимается на глубине, где выполняется условие

. В случае, когда нижняя граница сжимаемой толщи заканчивается в грунтах с модулем деформации МПа, то эти грунт включается в сжимаемую толщу, а её нижнее границу переносят на глубину, где выполняется условие

DL – отметка планировки; NL — отметка поверхности природного рельефа; FL — отметка подошвы фундамента; WL — уровень подземных вод; В,С— нижняя граница сжимаемой толщи; d и dnглубина заложения фундамента соответственно от уровня планировки и поверхности природного рельефа; b — ширина фундамента; р — среднее давление под подошвой фундамента; р0 — дополнительное давление на основание; szg и szg,0– дополнительное вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; szp и szр,0 – дополнительное вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; Нс – глубина сжимаемой толщи.

При развитии осадки поверхности слоя грунта, загруженного сплошной нагрузкой, во времени происходит фильтрация воды либо только верх, либо вверх и вниз. При расчете осадки фундамента во времени рекомендуется принимать распределение уплотняющих напряжений по эквивалентной треугольной эпюре. При однородном грунте в пределах сжимаемой толщи рассматривают два характерных вида фильтрации воды: 1)Однородный пылевато-глинистый грунт залегает мощным слоем. Фильтрация воды развивается преимущественно вверх.

2)Слой однородного пылевато-глинистого грунта подстилается фильтрующим слоем, расположенным в нижней точке треугольной эпюры напряжений. При слоистом залегании грунтов направления фильтрации отжимаемой воды зависят от водопроницаемости слоев.

Читайте также:  Мелкозаглубленный столбчатый фундамент: плюсы и минусы

Источник

Исследуем геологию своими руками

Для проверки геологического строения грунтов своими руками вооружаемся лопатой. Во всех пяти точках — под углами будущего строения и в середине — придется копать глубокие ямы. Размер: метр на метр, глубина — не менее 2,5 м. Стенки делаем ровные (хотя бы относительно). Выкопав яму, берем рулетку и листок бумаги, замеряем и записываем слои.

Исследуем геологию своими руками
Исследуем геологию своими руками
Исследуем геологию своими руками

Чтобы исследовать грунт под фудамент самостоятельно, нужно будет копать подобные шурфы на глубину порядка 2,5 метров

Исследуем геологию своими руками
Исследуем геологию своими руками
Исследуем геологию своими руками

Что можно увидеть в разрезе:

Исследуем геологию своими руками
Исследуем геологию своими руками

Основные виды фундаментов мелкого заложения

Технологии современного строительства предусматривают применение различных типов фундаментов. В зависимости от глубины заложения (расстояния от подошвы до поверхности почвы) они бывают глубокого (ФГЗ) и мелкого заложения (ФМЗ)

Технологии современного строительства предусматривают применение различных типов фундаментов. В зависимости от глубины заложения (расстояния от подошвы до поверхности почвы) они бывают глубокого (ФГЗ) и мелкого заложения (ФМЗ).

ФМЗ имеют глубину заложения, не превышающую их учетверенной ширины. Они могут обеспечить прочную основу сооружения на достаточно сложных грунтах, включая пучинистые. При этом требуют существенно меньших затрат на строительство, чем ФГЗ.

Параметры классификации

Классификация фундаментов мелкого заложенияможет производиться по одному из следующих признаков:

  • форма поперечного сечения;
  • способ возведения;
  • вид статической работы;
  • конструкционное решение;
  • материал изготовления;

Форма

По форме сечения ФМЗ подразделяются на:

  • трапециевидные;
  • прямоугольные;
  • ступенчатые.
Основные виды фундаментов мелкого заложения

Оптимальная форма – трапециевидная. При этом предельный угол между боковой гранью и вертикалью (угол распределения давления) для бетона равен 45°, для бутобетона и бута – 30°. Если угол больше, то напряжения, вызываемые растягивающими и скалывающими силами, будут иметь опасную величину.

Способ изготовления

Фундаменты мелкого заложения по способу изготовления подразделяются на:

Монолитные возводятся на месте. Обычно используется жидкий бетон. Сборные конструкции составляются из отдельных элементов. Например, из бетонных блоков, изготовленных в производственных условиях.

Вид статической работы

По этому параметру ФМЗ подразделяются на:

Жесткие могут выдерживать только силы сжатия. Гибкие хорошо противостоят не только сжатию, но и растяжению. Это железобетонные фундаменты. Все остальные – жесткие.

Конструкция

Выделяются следующие конструктивные типы фундаментов мелкого заложения:

  • отдельно стоящие (столбчатые);
  • ленточные;
  • плитные (сплошные);
  • массивные.

Что включает в себя расчет фундамента

Виды фундаментов

Проектировщик собирает нагрузки с наземного строения и подбирает конструкцию основания. Подземная часть здания работает совместно с грунтом, поэтому характеристики почвы также учитываются, например, ее возможность выдерживать предельные усилия.

Расчет фундамента состоит из таких частей:

  • расчет по сопротивлению нагрузкам (несущая способность);
  • расчет по деформации почвы.

Проектирование проходит отдельной фазой или в составе проекта «под ключ». Используются следующие конструкции фундаментов:

Что включает в себя расчет фундамента
  • ленточная (монолитная или сборная железобетонная);
  • столбчатая с балками или без;
  • свайная;
  • из плит;
  • другие виды.

До начала расчета у конструктора должны быть строительные условия возведения, геодезические и инженерные характеристики объектной площадки, климатические показатели в районе. Специалист работает с архитектурными чертежами и детальными разрезами узлов, использует сведения о технологических и конструктивных особенностях строения.

Конструктор приводит перечень нагрузок, воспринимаемых фундаментом, и в письменной форме предлагает варианты при выборе его типа. В составе проекта прилагаются общие и деталировочные чертежи с описанием основания, отметками заглубления, габаритными размерами. Приводится спецификация материалов, расчет бетона на фундамент, требования к арматуре и проект опоры.

Расчет по несущей способности грунта

В процессе рассчитывается ширина, высота, давление на подошву и другие критерии. Основание считается надежным, если произведение нижней площади на несущую способность будет больше, чем нагрузки от веса здания.

Формула S · H > P, где:

  • S — площадь подошвы, м²;
  • H — несущая способность, кг/м²;
  • P — масса строения со всеми нагрузками, кг.

Расчет фундамента для дома ведется по следующей методике:

  •    определяется показатель сопротивления грунта нагрузкам;
  •    высчитывается общий вес строения;
  •    находится величина давления на почву;
  •    сравнивается нагрузка и несущая способность земли, вносятся исправления в размерные параметры.
Что включает в себя расчет фундамента

Снеговую массу на кровле можно высчитать по удельному весу покрова. Например, в средней полосе показатель составляет 100 кг/м². Если в здании есть нестандартный объект, например, бассейн, его вес прибавляется к общей массе.

Вес людей для загородного дома, квартиры в городе и коттеджа считается по формуле  Рл. = 400 кг/м² · Sп., где:

  • Рл. — вес людей, кг;
  • Sп. — площадь дома, м².

В результате выбирается правильное равновесие показателей для обеспечения устойчивости и прочности дома. Расчет исключает сдвиг подошвы и опрокидывание конструкции.

В проекте учитывается направление нагрузок, например, наклонные, вертикальные или горизонтальные. Для этого применяются коэффициенты, которые есть в справочниках конструктора и проектировщика.

Читайте также:  Отклонение буронабивных свай от проектного положения снип

Расчет на деформацию грунта

При расчете учитывается проектное сопротивление почвы на уровне размещения фундаментной подошвы. При заглублении на 1,5 метра и ниже показатель грунта берется из таблиц.

Некоторые значения:

  • гравий с песчаным или глинисто-пылеватым заполнителем — 4 — 5 кг/см²;
  • щебень с аналогичным наполнителем — 4,5 – 6 кг/см²;
  • крупные и средние пески средней и высокой плотности — 2,5 – 4,5 кг/см²;
  • пылеватые и мелкие пески маловлажные и влажные — 1,5 – 2 кг/см².
  • супеси (пористость 0,3 – 0,7) — 2 – 4 кг/см²;
  • суглинки — 1 – 4 кг/см²;
  • глины — 1 – 9 кг/см².
Что включает в себя расчет фундамента

Если фундамент углубляется меньше 1,5 м, плотность под нижней границей будет отличаться. Для расчета применяется формула R = · Ro · (100 + h / 3), где:

  • Rо — значение из таблицы для глубины 1,5 м;
  • H — расчетная глубина.

Деформации опор строений бывают осадочными и просадочными. Первый вид включает понятия: полное, среднее или дополнительное оседание под нагрузкой, что определяется количеством измененных участков. Дополнительные деформации бывают от увлажнения дождем и талым снегом, при неправильно выполненной отмостке вокруг дома. Основания осаждаются из-за динамического действия оборудования, протечек канализации, водопровода.

Просадки – провальные деформации, при которых грунт изменятся коренным образом. Для их предупреждения лессовидные и рыхлые песчаные почвы уплотняются, мерзлые грунты оттаиваются.

Где можно использовать — применение

Ленточный мелкозаглубленный фундамент подходит для строительства низкоэтажных жилых домов и других сооружений из тех материалов, которые не создадут значительного давления на подошву фундамента. К таким сооружениям и материалам относят:

Где можно использовать — применение
  • бревенчатые срубы;
  • ячеистые бетоны – пенобетон, газосиликатные блоки;
  • облегченная кладка кирпича;
  • каркасно-щитовые постройки.
Где можно использовать — применение

При обустройстве фундамента большей ширины на нем можно возводить тяжелые дома из бруса или бревна. Но в этом случае грунт будет промерзать на меньшую глубину и есть вероятность деформирования фундамента. Таким образом, если планируется постройка монументального здания – лучше обустроить ленточный монолитный фундамент.

Где можно использовать — применение

При этом следует знать, что увеличение ширины ленты мелкозаглубленного фундаменты делает возможным строительство более тяжелых домов с мансардой. Большая ширина фундаментной ленты (соответственно, и цоколя) способствует снижению глубины промерзания грунта в пространстве под полом.

Где можно использовать — применение

Расчёт осадки ленточного фундамента

Кроме метода послойного суммирования существуют различные методики определения величины проседания здания. При условиях отдельно стоящего строения с учётом сопротивления грунтового основания и других сил, только использование метода послойного суммирования будет наиболее верным расчётом.

Способ основан на создании эпюр напряжений в многослойной почве по каждой вертикальной оси.

Схемы расчётов по методу сложения усадки слоёв почвы

Определение осадки ленточного фундамента производится с целью, чтобы:

  • определить величину просадку монолитной ленты с присоединёнными другими основаниями;
  • выполнить точный расчёт осадки основания здания, возведённого из разных материалов;
  • определить осадочный характер и физические свойства основания здания, которые связаны с изменением показателя деформации по мере увеличения глубины заложения фундамента.

Данная методика расчета определяет показатели основания по каждому сочетанию вертикальных осей, без учёта угловых переменных, используя периферийные значения и центральный показатель. Сделать это возможно при залегании по периметру основания строения равномерных структурных слоёв почвы.

Схема построения графика напряжений по группам вертикальных осей

Обозначения по СНиП :

  • S — показатель осадки;
  • zn – средняя величина напряжения вдоль вертикальной оси в слое «n»;
  • hn, En – толщина сжатия и индекс деформации слоя «n»;
  • n – удельная масса почвы в «n»;
  • hn — высота слоя «n»;
  • b = 0,8 – постоянный коэффициент.

Ширина ленточного монолитного фундамента – 1200 мм (b), глубина заложения составит 1800 мм (d).

Пример определения величины осадки ленточного фундамента

Общая нагрузка от веса здания на почву составит 285000 кгм−1с−2. По каждому слою отмечают такие значения:

  1. Верхний слой — сухая почва (песок мелкой фракции, с показателями пористости e1 = 0,65; плотностью y1 = 18,70 кН/м³, индексом сжатия Е1 = 14400000 кгм−1с−2).
  2. Средний слой – мокрый крупный песок с соответствующими показателями: e2= 0,60, γ2 = 19,20 кН/м³; Е2 = 18600000 кгм−1с−2.
  3. Нижний слой грунта – суглинок с соответствующими значениями: e3 = 0,180; y3 = 18,50 кН/м³; Е3 = 15300000 кгм−1с−2.

Слои залегания грунта с различными показателями усадки

Расчёт осадки ленточного фундамента

Результаты исследований грунта взяты в местном геолого-геодезическом управлении. Грунтовые воды на территории застройки находятся на расстоянии от поверхности земли 3800 мм. глубина залегания грунтовых вод такой величины не имеет значения даже для заглубленного фундамента здания. В этом случае воздействие грунтовых вод на осадку здания считают мизерным, то есть практически никаким.

Метод послойного суммирования базируется на исследовании всех эпюр напряжений в грунтовом массиве вдоль вертикальных осей.

Для нанесения графика эпюр и расчета критических нагрузок на грунт производят действия согласно СНиП

В результате получают следующие показатели по каждому слою почвы: S1 = 11,5 мм; S2 = 13,7мм;  S3 = 1,6 мм.

Читайте также:  Исполнительная геодезическая съемка: методы и назначение.

Суммарное проседание основания здания составит:

S = S1 + S2 + S3 = 11,5 + 13,7 + 1,6 = 26,8 мм.

Сравнивая полученные результаты с определёнными нормативами СНиП, делают вывод, что величина осадки не превышает предельных норм.

Расчёт осадки свайного основания

Определяют осадки свайного фундамента методом послойного суммирования.

Вид свайного основания здания

Полный расчёт осадки свайного основания выполняется проектной организацией на протяжении от нескольких дней до 2-х недель. Проектировщики пользуются специальными компьютерными программами. Человеку, не имеющему специального образования, сделать это самостоятельно практически невозможно.

Произвести расчёт осадки свайного основания небольшого частного дома можно упрощённым способом, что под силу каждому застройщику.

Используя схемы расположения различных видов свай и расчётных формул, указанных в СП , можно определить как величину осадки одиночной сваи, так и степень проседания всего свайного поля.

Применяют различные методики определения величин осадки разных типов фундаментов, в основном, для крупных объектов промышленного и гражданского назначения.

Основные виды фундамента мелкого заложения

Многие владельцы загородных домов хотят сэкономить свои денежные средства. Именно поэтому многие используют фундаменты мелкого заложения.

Основные виды фундамента мелкого заложения

Схема основных фундаментов мелкого заложения.

В сравнении с глубокозаглубленным основанием, применение такого вида фундамента обходится на порядок дешевле.

Основные виды фундамента мелкого заложения

Кроме того, максимально снижается риск разрушения всего здания. На сегодняшний день такой фундамент имеет четыре основных типа: ленточный, столбчатый, монолитный и плитный. Каждый из них имеет свои характерные особенности, условия возведения и определенную область применения. Условия выбора каждого вида должны быть обоснованы специальным расчетом, устройство каждого фундамента четко регламентируется.

Основные виды фундамента мелкого заложения

Пучинистость

Пучинистость — негативный фактор, влияющий на заложение фундамента. Пучение вызывают только те грунты, которые обладают высокой капиллярной активностью — способностью втягивать воду, смешиваться с ней. При замерзании таких грунтов увеличивается объём, что вызывает изменение положения фундамента, нарушается геометрия кирпичных стен, каркаса здания, конструкционных элементов.

Пучинистость
Пучинистость
Пучинистость

Замерзание грунта происходит под подошвой и у боковых стенок фундамента. Пучение грунта вызывает усилия, способные поднимать нагруженные здания. Например для лёгкого дома со стенами из блоков низкой плотности (пенобетон, газобетон) разность уровней между крайними точками стены не должна превышать % (СП , таблица Д.1). Эксцентриситет приложения нагрузок для такого варианта не допускается.

Пучинистость
Пучинистость
Пучинистость

Грунты по своей способности поглощать влагу и увеличиваться в объёме при промерзании делятся на следующие категории:

Пучинистость
Пучинистость
Пучинистость
  • сильно пучинистые,
  • пучинистые,
  • средне пучинистые,
  • слабо пучинистые,
  • не пучинистые.
Пучинистость
Пучинистость
Пучинистость

Какой вид грунтов, их залегание на участке можно узнать:

Пучинистость
Пучинистость
Пучинистость
  • в отделе архитектуры из геологических исследований;
  • пробурив шурф на участке, взяв керн и определив состав в лаборатории — это самый надёжный способ.
Пучинистость
Пучинистость
Пучинистость

К пучинистым грунтам относятся: глина, суглинки, супеси. К средне пучинистым относят мелкие пески с природными включениями пылевидных частиц или глины, имеющие способность втягивать воду через капилляры. Сильно пучинистыми становятся такие грунты когда уровень грунтовых вод выше глубины промерзания.

Пучинистость
Пучинистость
Пучинистость

К не пучинистым относятся: скальные и крупнообломочные грунты, чистые крупные и средней крупности пески, способные адсорбировать влагу.

Пучинистость
Пучинистость
Пучинистость

Выбор типа и конструкции фундаментов. Назначение глубины заложения фундаментов

Тип фундамента выбирается в зависимости от характера передачи нагрузки на фундамент: под стены зданий обычно устраиваются ленточные фундаменты из сборных элементов, под сборные железобетонные колонны — отдельные фундаменты стаканного типа.Глубина заложения фундамента зависит от многих факторов. Определяющими из них являются:— инженерно-геологические и гидрологические условия площадки и положение несущего слоя грунта;— глубина промерзания грунта, если в основании залегают пучинистые грунты;— конструктивные особенности подземной части здания.Глубину заложения ленточного фундамента Ф1 назначаем по конструктивным соображениям на 0.4 м ниже пола подвала т.е. ;Глубину заложения фундамента Ф3 назначаем по конструктивным соображениям, верх стакана должен быть на 0.1 м ниже пола подвала (высоту фундамента принимаем с глубиной стакана 0.9 м) т.о.Отметка подошвы фундамента Ф3: ;В соответствии п. 4.2 СНБ основания фундаментов должны рассчи­тываться по двум группам предельных состоя­ний: первая группа — по несущей способности, вторая — по деформациям.

Расчет фундамента Ф1

Размеры подошвы фундамента зависят от ряда связанных между собой параметров и устанавливаются путем последовательного приближения. В порядке первого приближения площадь подошвы фундамента А определяется по формуле:

Где  – Расчетная нагрузка в плоскости обреза фундамента для расчета основания по предельному состоянию второй группы;

 – Расчетное сопротивление грунта, залегающего под подошвой фундамента;

 — Осредненное значение удельного веса материала фундамента и грунта на его уступах, принимается равным 20 кН/м3;

 – глубина заложения фундамента от уровня планировки, м.

 – 150 кН;  – 24 кН×м;

 – 200 кПа;  — 3.4 м.