Формули для розрахунку фундаменту

Перш ніж починати будівництво будинку, потрібно провести розрахунок фундаменту, а для цього спочатку слід розрахувати весь будинок від і до.

До складу будинку під час розрахунків приймаються стіни по периметру і простінки, перекриття міжповерхові і цокольні, а потім і покрівля з зовнішніми природними факторами.

І лише потім можна братися за практику розрахунку фундаменту.

Робота зі стінами і простінками

Даний етап роботи буде найскладнішим, тому що саме від нього все залежить. Існують десятки варіантів будівельних матеріалів, але більшість з них зводиться до прийнятої класифікації - ракушняк, залізобетон, цегла, кругляк і каркас. Незважаючи на те, що каркасне будівництво за своєю суттю - це одна з галузей деревяного зодчества, його прийнято виділяти в окрему категорію через цілого ряду унікальних властивостей.

Ракушняк - стандартної маси немає і бути не може, тому що видобувається він у різних місцевостях. Молдавський Котелець вважається одним з найбільш міцних і легких - всього 255 кг м , але він не володіє серйозними теплоізоляційними властивостями. За стандарт береться маса 255-315 кг м . Матеріал дуже легкий в роботі, податливий, стійкий до руйнування, але висока маса і слабка теплоізоляція роблять свою справу, зменшуючи його конкурентоспроможність.

Залізобетонні будинку в теорії найважчі (300-350 кг м ), але на практиці їх маса порівнянна з цегляною. Причина цього проста - з моноліту робиться тільки скелет будівлі, в якому заливаються несучі колони і міжповерхові перекриття. Всі стіни і простінки робляться з полегшених матеріалів, таких як газобетон, керамзитобетон і шлакобетон. Будинки, побудовані за цією технологією, досить теплі, довговічні і стійкі, але мінусом є ціна, найчастіше непідйомна для середнього класу.

Цегла - золота середина всіх будівельних матеріалів, так як при середній масі (200-270 кг м ) він володіє середніми показниками теплоізоляції, досить високими характеристиками міцності і при цьому доступний в будь-якій точці світу. Істотним мінусом цегли вважається те, що він «грає» при сильному зниженні температури, а це може сприяти утворенню мікротріщин в кладці з усіма витікаючими наслідками. Єдиний практично не піддається руйнації матеріал, якщо не впливати на нього фізично.

Кругляк - хто не знає будинку з дерева? Їх маса досить низька (70-100 кг м ), при цьому вони можуть похвалитися ідеальною теплоізоляцією. Термін експлуатації залежить від дерева і якості виконання будівельних робіт. Зруби використовувалися протягом всієї історії людства, тому що їх досить просто зробити і швидко можна утеплити. У сучасному світі вони мають ще одну неоціненним якістю - вони не просто екологічно чисті, але ще і корисні для здоровя людини.

Каркасні будинки найлегші - 30-50 кг м , що робить їх максимально нестійкими фізично. При якісних теплоізоляційних роботах такий будинок не пропустить холод взимку і жару влітку, але навіть найменше пошкодження несучої конструкції відчує весь будинок. Цінова політика у таких будматеріалів вельми лояльна, але їх популярність можна помітити тільки в південних місцевостях з досить мяким кліматом.

Всі описані вище параметри виходять з товщини 0,15 м, тому що саме таку товщину мають стандартні простінки. Для обчислення маси 1 м зовнішньої стіни, потрібно лише перемножити масу на коефіцієнт підвищення.

Перекриття міжповерхові і цокольні

Фактично існує 3 види перекриттів - моноліти, дерево і плити, але на практиці все трохи ускладнюється через їх підвидів і призначень. Для цоколя потрібні більш міцні варіанти, ніж для міжповерхового простору, тому що там йдуть підвищені навантаження, нерідко повязані з підвищеною вологістю і перепадами температур.

Перекриття цокольні:

Найважче - це монолітне (500 кг м ). Використовується в будь-якому типі камяного будівництва. Дуже дорогий варіант, але дозволяє захиститися від найсерйозніших впливів ззовні. Процес виготовлення кожного перекриття займає більше місяця, тому застосовується досить рідко.

Залізобетонні плити володіють більш лояльними показниками по масі - 400 кг м . Характеристики міцності, а також всі види ізоляції істотно поступаються моноліту, але швидкість монтажу (1 плита за 15 хв за умови роботи автокрана і 1 людину) і ціна роблять свою справу. Дуже зручно використовувати в будівництві в мякому кліматі або хоча б не в найхолодніших місцевостях.

Деревяні перекриття з важким утеплювачем (200-300 кг м ) використовуються зазвичай в центральній смузі Росії або на північ від, тому що захищають навіть від самих суворих морозів. Але висока ціна робить безглуздим використання таких перекриттів в теплих місцевостях світу.

Деревяні перекриття з легким утеплювачем (100-150 кг м ) - це щастя для південних людей, які не хочуть вкладати багато грошей в будівництво. Це тепло, затишно і екологічно. Варто памятати, що неправильний вибір дерева може зіграти злий жарт, і процеси гниття будуть видні неозброєним оком уже через 3-4 роки.

Перекриття міжповерхові:

Моноліти використовуються і тут, але на відміну від цоколя їх можна укласти на сталеві балки, що знизить їх масу на 100 кг (вийде 400 кг м ). Такий підхід не погіршить їх міцності, до того ж дасть можливість більш комфортно прокласти всі питання, що цікавлять комунікації.

Пустотні перекриття також впали в масі на центнер - 300 кг м . При роботі важливо не забувати закривати бічні отвори перед тим, як заливати стяжку для підлоги. Монтаж ще швидше і комфортніше, ніж з залізобетонним побратимом.

Деревяні перекриття з важким утеплювачем (150-200 кг м ) використовуються тут не часто, а тільки в разі крайньої необхідності. Зазвичай віддається перевагу легкому (70-100 кг м ) утеплювача, тому що вже немає потреби відгородитися від зовнішнього світу.

Покрівельні матеріали та природні сили

Вважаються вони разом, тому що у них є одна загальна властивість - площа в порівнянні з будинком збільшується на 1 м в кожну сторону, тому що покрівля не закінчується там же, а трохи виступає за межі будівлі. Тиск, який чинять природні опади (сніг), аналогічним чином вважається саме по даху.

Існують сотні варіантів покрівельних матеріалів, але є серед них і 5 безперечних лідерів різної спрямованості.

Натуральний камінь (сланець) - найважчий серед всіх покрівельних матеріалів, а разом з тим і найдорожчий. Сланцева покрівля встановлюється найскладніше, але всі ці недоліки перекриває її зовнішній вигляд і довговічність, причому якщо оцінка зовнішнього вигляду ще залежить від смаку кожного, то абсолютну зносостійкість оскаржити неможливо. Покрівля збереже свій вигляд навіть через 500 років, т.к.іспользуемий камінь не втрачає своїх первинних властивостей з плином часу.

Керамічна плитка по масі утримує 2 місце - 80 кг м . Цей матеріал, як і сланець, володіє підвищеною живучістю до 120 років, але при цьому його декоративні особливості вельми на любителя. Деякі фірми додають барвники в глину, що трохи знижує міцність, але підвищує інтерес. Якщо є хороший майстер (при неправильному монтажі дах буде стукати під час будь-якого вітру, а дощ буде супроводжуватися концертними гуркотом по всьому будинку) і немає бажання в майбутньому думати про покрівлі, то це ідеальний варіант.

Шифер (50 кг м ) став порятунком для всіх, хто не хоче витрачати багато грошей на дах, при цьому має запас міцності у фундаменту. Придбати цю суміш портландцементу і ряду наповнювачів можна навіть в найменших містах світу, тому що ціна його виробництва дуже низька, а попит є завжди. Термін служби 30-50 років, а серед серйозних мінусів - повна відсутність вибору варіантів.

Металеву покрівлю (30 кг м ) потрібно вміти правильно укласти. Ціна може скакати від копійчаної за металопрофіль, до дуже дорогий за мідну фальцевую покрівлю. Якщо монтаж зроблений невірно, то кожен дощ буде про себе давати знати. До того ж метал вважається єдиним покрівельним матеріалом, що не володіє теплоізоляційними властивостями. До плюсів можна віднести довговічність - від 50 до 300 років і регулярно поповнюються візуальні фактори.

Натуральні покрівельні матеріали (15 кг м ) мають цілий ряд незаперечних якостей - довговічні, безкоштовні і візуально сприймаються на ура. Але це за умови хороших рук майстра. Якщо ж робив новачок, то можна навіть не замислюватися про вікову довговічності, а замінювати доведеться вже через 5 років, що при безкоштовному доступі до матеріалів нестрашно. При наявності фантазії і вміння орудувати ножем можна досягти приголомшливих зовнішніх показників.

Опади вважаються тільки в якості снігу, тому що навіть найсильніший дощ за лічені секунди залишає дах, а ось сніг може пролежати не один місяць.

На півдні все досить спокійно - 50 кг м , в центральній смузі Росії - 100 кг м , а ось на півночі набагато складніше - 200 кг м .

Розрахунок з уже наявних даних

Щоб розрахувати навантаження на фундамент, буде взято середній варіант будинку в центральній смузі (хоча він можливий в будь-якому кліматі і в будь-якій частині світу): одноповерховий зруб 9 * 8 м, на цоколі деревяне перекриття з важким утеплювачем, а міжповерхове з легким. Покрівля з натуральних природних матеріалів. Довжина простінків всередині будинку 10 м.

Для кожного кроку будуть використовуватися досить прості формули, які відомі кожному зі шкільних часів, але трохи адаптовані під обставини. Для різних фундаментів розрахунок буде таким же.

Для початку треба підрахувати периметр будинку (P), його площа (S), а також сумарну довжину внутрішніх простінків і зовнішніх стін (L):

P = (9 + 8) * 2 = 34 м

S = 9 * 8 = 72 м

L = P + l = 34 + 10 = 44 м

Формула для розрахунку маси несучих стін і простінків виглядає наступним чином: Mстен = Sсум * Mбревен

Товщина зовнішніх колод у зрубу становить 0,45 м, що в 3 рази перевищує базовий показник маси.

Sсум = (Sстен * 3 + Sпрост) * 2,7 = (34 * 3 + 10) * 2,7 = 302,4 м

Mстен = 302,4 * 85 = 25704 кг

Після того як стала відома маса каркаса будинку, потрібно підрахувати масу 2-х перекриттів:

Імперії = М1 + М2 = 72 * (250 + 85) = 24120 кг

В самому кінці вважається покрівлю та впливають на неї природні сили:

Мкриші = Мкров + Мосадк = 90 * (15 + 100) = 10350 кг

Отримані дані слід упорядкувати за допомогою таблиці:

найменування матеріалу	Тривалість опорної частини, м	Маса стін, кг	Маса перекриттів, кг	Маса покрівельних матеріалів і опадів, кг	Маса сумарна, кг
Дерево - кругляк	44	25704	24120	10350	60174

Приклад розрахунку фундаменту

У звязку з тим, що найчастіше вибір віддається стрічці, розрахувати фундамент стоїть саме стрічковий. Для цього фундаменту розрахунок буде наступним.

Для цього потрібно насамперед знайти масу фундаменту: Mфунд = V * 2400 кг, де 2400 - це постійна величина на 1 м залізобетонного розчину. V = L * y * h, де y - ширина фундаменту, а h - його висота.

Мфунд = (44 * 0,5 * 1,5) * 2400 = 33 * 2400 = 79200 кг

Сумарна маса тиску будинку і фундаменту на грунт становить М = 60174 + 79200 = 139374 кг

Площа зіткнення стрічкового фундаменту з грунтом становить S = 44 * 0.5 = 22 м .

Таким чином, навіть на найменш захищених грунтах, у яких несуча здатність всього 10000 кг м , сумарно.

Отже, можна зробити розрахунок фундаменту на абсолютно будь-який будинок, причому кожен раз результат стійкості повинен перевершувати тиск зверху мінімум в 1,5 рази, щоб був хороший запас міцності. Розрахунок фундаменту, таким чином, здійснюється не тільки для стрічки, але і для будь-яких аналогічних варіантів - стовпів, паль і навіть плити.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!