You are here

Розрахунок основних параметрів фундаменту під каркасний будинок

Каркасний будинок відрізняється надійністю, легкістю і можливістю бути зведеним практично на будь-яких грунтах, в тому числі проблемних в плані будівництва: на піщаному грунті, промерзають грунтах в холодних зонах і т.п. Щоб уникнути трансформацій споруди все її параметри повинні бути розраховані до дрібниць. В першу чергу це стосується фундаменту, матеріали, пристрій і розміри якого повинні чітко відповідати вимогам технології.

Схема установки арматури з плоских арматурних каркасів і сіток і опалубки стрічкових фундаментів

Схема установки арматури з плоских арматурних каркасів і сіток і опалубки стрічкових фундаментів.

Які фундаменти використовуються для каркасних будинків

Щоб правильно визначити всі параметри фундаменту свого майбутнього будинку, забудовник спочатку повинен вибрати тип підстави, що підходить саме для каркасного обєкта і наявного на ділянці типу грунту.

Їх кілька, і у кожного є свої плюси і мінуси:

Схема стрічкового фундаменту

Схема стрічкового фундаменту.

  1. Стрічковий фундамент (зазвичай під каркасний будинок монтується мелкозаглубленний збірний або монолітний). Подібна конструкція буде надійною і стійкою опорою, зможе витримати значні навантаження, не рухаючись з місця навіть при розташуванні на рухомому грунті. Стрічковий мелкозаглубленного основа занурена в землю приблизно на 0,5 м, а над поверхнею землі у такого фундаменту рівень становить близько 20-30 см. Серед недоліків даної конструкції основними вважаються неможливість перепланування і досить висока ціна. З цих причин на етапі проектування житлового обєкта необхідно провести максимально точні розрахунки, оскільки можливості щось змінити після споруди вже не буде.
  2. Пальово-гвинтовий, що підходить практично для будь-якої ділянки, але найчастіше зводиться на складних грунтах. Гвинтові палі можна вкрутити на досить пристойну глибину без використання спецтехніки, така підстава відрізняється хорошими показниками несучої здатності. Гвинтові конструкція дає відчутну усадку, але не вимагає значних фінансових витрат, швидко монтується в будь-який час року, стійка до промерзання грунту і впливу грунтових вод, зручна в плані ремонту.
  3. Плитний, основним елементом якого є плоска залізобетонна опора. Такі підстави зводяться, як правило, на пучинистих, неоднорідних і слабких грунтах з високим вмістом грунтових вод. Через стійкого положення плити на ковзної грунті, незважаючи на навантаження, створювану будинком, плитний фундамент також називають плаваючим. Він характеризується високою надійністю і простотою монтажу, але має і певні недоліки (зокрема, дорожнеча і необхідність влаштування чорнової підлоги), внаслідок чого під каркасний будинок, що привертає забудовників в основному економічністю і швидкістю будівництва, використовується рідше.
  4. Стовпчастий, що представляє собою окремо стоять бетонні стовпи, нижня частина яких називається підставою, верхня - оголовком. Вони розташовуються по периметру будівлі, під перетинами стін всередині нього і в інших місцях зосередження навантаження. При цьому оголовки повинні знаходитися в ідеально рівній горизонтальній площині, так як саме на них буде встановлюватися каркас будинку. Їх висота, як правило, дорівнює висоті підлоги першого поверху і в середньому становить 50-60 см від поверхні землі. Основними достоїнствами столбчатой несучої конструкції є її невисока ціна, швидкість і простота монтажу навіть власними силами. З мінусів можна відзначити невисоку несучу здатність (розрахований на легковагі споруди), монтаж лише в теплу пору року (щоб уникнути змін в конструкції) і тільки на стійких непучиністих грунтах.

Розрахунок несучої конструкції

Схема стовпчастого фундаменту

Схема стовпчастого фундаменту.

Оскільки від міцності фундаменту залежать якість і довговічність всієї будови, правильно розрахувати майбутню основу (тобто визначити її оптимальні розміри) необхідно ще на етапі проектування обєкта. Основою таких розрахунків є несуча здатність грунту (так званий коефіцієнт опору) і маса будинку.

Метою ж розрахунку є визначення здатності грунту витримати навантаження споруди з конкретною масою і площею опори.

Якщо тиск конструкції на грунт виявиться менше несучої здатності останньої, можна здійснювати будівництво з закладеними в розрахунок параметрами, в іншому випадку необхідні коректування, при яких повинна бути перш за все збільшена ширина підстави.

Фундамент на схилі

Фундамент на схилі.

Основними параметрами при розрахунку фундаменту є глибина його закладення і площа підстави. Саме вони будуть відігравати вирішальну роль у протидії негативному впливу усадки конструкції в перші 2 роки після її спорудження. Як відомо, нерівномірна усадка підстави призводить до утворення тріщин в ньому самому і стінах будинку, їх перекосу і навіть руйнування будівлі. Фундамент може нерівномірно опускатися внаслідок дії різних факторів, в тому числі високої сдимистості грунту, його малої щільності, негоризонтального розташування підстави або занадто великого навантаження на грунт.

Глибина закладення несучої конструкції



Коректний розрахунок фундаменту вимагає початкового вивчення структури грунту на ділянці, глибини його промерзання і рівня грунтових вод. З урахуванням всіх цих факторів в подальшому визначається оптимальна глибина закладення несучої конструкції. Остання буде міцною, якщо підставою їй служитиме однорідний грунт, який рівномірно осаджується, не провокуючи виникнення перекосів і тріщин. Глибина закладення фундаменту буде залежати і від типу грунту (він може бути хрящових, скельним, глинистих і суглинком, піщаним і супіском).

Вплив типу грунту на глибину закладення

Схема розрахунку арматури для фундаменту

Схема розрахунку арматури для фундаменту.

Хрящової грунт являє собою поєднання гравію і уламків каміння. Підстава на такому грунті закладається на глибину не менше 0,5 м. При цьому глибина закладання несучої конструкції визначається вагою будови і рівнем грунтових вод, глибина промерзання на даний параметр не впливає. Скельний грунт, що представляє собою щільні гірські породи типу базальту, граніту, вапняку, дозволяє закладати фундамент майже на поверхні, знявши лише покриває породи тонкий шар грунту.

Через піщаний грунт добре проходить вода, тому вона не застоюється біля поверхні, навіть не дивлячись на високий рівень залягання ґрунтових вод. Даний фактор і незначне промерзання піщаного ґрунту дозволяють закладати фундамент будівлі на глибину 50-70 см. Якщо грунт дрібнозернистий або пилоподібний, а грунтові води в ньому розташовуються високо, то підвищується ризик значного промерзання такого грунту, і тоді глибина закладення фундаменту повинна бути збільшена до глибини промерзання ґрунту.

Розрахунок глибини закладення фундаменту

Розрахунок глибини закладення фундаменту

Крім того, потрібно брати до уваги, що під навантаженням піщаний грунт сильно ущільнюється, і важке будова ризикує істотно осісти, тому фахівці радять робити високий цоколь. Дані рекомендації повною мірою застосовні і до глиняно-піщаним грунтам - супісках, що містить 3-10% глини. Рекомендована глибина закладення несучої конструкції для них збільшується до 70-100 см.

Фундамент на глинистому ґрунті рекомендують закладати трохи нижче глибини промерзання грунту. Дотримання цього правила особливо важливо, якщо на ділянці зафіксовано високий рівень грунтових вод. Цей тип ґрунту має тенденцію до стиснення при навантаженні і вспучиванию при замерзанні, що дає ефект виштовхування фундаменту на поверхню. Щоб при цьому підстава не тріснуло, рекомендується монтувати високоміцний фундамент, віддаючи перевагу столбчато типу. Несуча конструкція на суглинку, який включає пісок і не менше 10-30% глини, також закладається нижче глибини промерзання грунту.

Вплив рівня грунтових вод

Вплив цього фактора на глибину закладення фундаменту характеризується наступними залежностями:

Розрахунок умовної ширини підошви фундаменту

Розрахунок умовної ширини підошви фундаменту.

  1. Якщо грунтові води залягають більш ніж на 200 см нижче глибини промерзання грунту, то несуча конструкція може бути закладена на глибину 50 см і нижче.
  2. Якщо води залягають не дуже глибоко, але нижче, ніж рівень промерзання грунту, підстава або закладають на глибину промерзання, або від рівня промерзання грунту до дна фундаменту влаштовують гравійно-піщану подушку (при цьому добре її утрамбовуючи), а несучу конструкцію закладають на глибину 50 см і нижче.
  3. Якщо грунтові води доходять до позначки промерзання грунту, то глибина закладення основи повинна перевищувати рівень промерзання грунту не менше ніж на 10 см.
  4. Високе розташування грунтових вод вимагає закладки фундаменту нижче рівня промерзання грунту. Винятком в даному випадку є наявність піщаного ґрунту і цілорічного обігріву будівлі.

Оптимальна глибина закладення підстави

Оптимальну глибину закладення несучої конструкції під каркасний будинок визначають зазвичай з урахуванням наступних положень:

Схема розрахунку монолітного стрічкового фундаменту.

Схема розрахунку монолітного стрічкового фундаменту.

  1. Якщо грунт під споруджуваним обєктом пучиністий, то фундамент необхідно закладати нижче за рівень промерзання грунту. Наприклад, в середній смузі РФ глибина закладання повинна скласти близько 150 см, так як рівень промерзання грунту знаходиться в межах 120-140 см. На захід і південь країни глибина промерзання зменшується, а на схід і північ збільшується. Шляхом багаторічних спостережень фахівцями було встановлено глибина промерзання грунту в кожному регіоні РФ (іноді навіть з розбивкою по районах, якщо відхилення в показниках були суттєвими). Інформацію про неї можна дізнатися в місцевих геодезичних, будівельних або проектних організаціях.
  2. Якщо каркасний будинок призначений для постійного проживання і, відповідно, в холодний період року буде опалюватися, то можна не враховувати вказаний в пункті 1 фактор і закладати несучу конструкцію вище.
  3. Підставою для фундаменту повинен служити добре злежалий, щільний грунт, тому несучу конструкцію закладають як мінімум нижче 50 см. Шар пухкого грунту при цьому повинен бути знятий, дно вирівняно горизонтально, облаштована ретельно утрамбована піщана подушка висотою 15-20 см.
  4. Під внутрішні капітальні стіни підстава закладається на глибину 50 см.

Площа несучої конструкції

Формула для розрахунку площі фундаменту

Формула для розрахунку площі фундаменту.

Оптимальна площа підстави вибирається з урахуванням того, що грунт не повинен просідати під тиском, яке створить побудований каркасний будинок. Грунт просідає під вагою будівлі, коли навантаження на нього надлишкова. Це навантаження зменшують шляхом збільшення площі основи під фундамент. Для цього у випадку з несучою конструкцією стрічкового типу збільшують ширину її так званих стін, на яких будуть базуватися стіни будівлі.

При зведенні дачних будинків та інших легких споруд, до яких відносяться і каркасні, фахівці не рекомендують монтувати розширений стрічковий фундамент на весь його розмір. Розширеним зазвичай робиться тільки підстава несучої конструкції, при цьому його бетонують і армують. товщина фундаменту в таких випадках зазвичай відповідає товщині стіни будівлі.

Для стовпчастих підстав збільшується кількість стовпів і їх розміри (довжина і ширина), які доводяться до 50 см. Стовпи встановлюються на відстані 150-250 см один від одного. Відстань в кожному конкретному випадку визначається вагою будівлі і несучою здатністю грунту. Наприклад, на супісках і піщаному грунті між стовпами в середньому залишають 150-200 см. На хрящовому, скельному, глинистому грунтах і суглинку яку, як правило, становить 200-250 см.

Розрахунок площі підстави

Конструкція будь-якого підстави має 2 характерні площині: верхню, на яку спирається будинок, і нижню - площину контакту фундаменту з грунтом. Верхня площина називається площиною обріза фундаменту, а нижня - площиною його підошви. Опір матеріалу несучої конструкції навантаженні, як правило, значно вище опору грунту основи. Тому площа підошви повинна бути більше, ніж площа обріза, лише в дуже рідкісних випадках їх розміри можуть збігатися.

Розрахунок стрічкового фундаменту

Розрахунок стрічкового фундаменту.

Щоб несуча конструкція була міцною, надійною і прослужила довгі роки, площа її підошви повинна задовольняти наступній нерівності: S> a F / (b R), що включає:

  1. S - мінімальне розрахункове значення площі підошви несучої конструкції, см .
  2. a - коефіцієнт надійності, який зазвичай приймається рівним 1,2.
  3. F - навантаження на підставу з боку зведеного на ній будівлі (розрахунок навантаження на фундамент здійснюється шляхом підсумовування маси всіх матеріалів, використовуваних при будівництві обєкта, без несучої конструкції, а також меблів і техніки, які згодом плануються до розміщення всередині будинку, навантаження, створюваної усіма мешканцями, і сезонних навантажень, наприклад, від снігового покриву).
  4. b - коефіцієнт умов роботи, що залежить від типу грунту на ділянці і конструкції будинку (зокрема, для зведених на пластичної глині деревяних і каркасних будівель, довжина яких перевищує висоту в 4 рази, цей коефіцієнт дорівнюватиме 1,1, а для будь-яких будинків, побудованих на дрібних пісках, b = 1,3).
  5. R - несучу здатність, або розрахунковий опір ґрунту, кг / см (таблицю зі значеннями даного показника для кожного типу грунту можна знайти за посиланням 5).

Як вже було сказано, фундамент повинен, за висловом фахівців, розширюють донизу. Ними розроблено спосіб знаходження значення граничного розширення несучої конструкції, при якому розтягують і сколювальні напруги в тілі фундаменту або зовсім відсутні, або настільки незначні, що можна ними нехтувати. Значення граничного розширення залежить від матеріалу підстави і може бути виражено через кут розширення або тангенс даного кута. Тангенс кута розширення дорівнює відношенню розміру розширення (ще званого «розмір виносу консолі») до висоти несучої конструкції.

Вищевказані способи дають можливість правильно розрахувати необхідні розміри як підошви несучої конструкції, так і її обрізу. Як відомо, площа прямокутника (яким зазвичай і є фундамент) розраховується за формулою: L (довжина) х b (ширина). Конкретні розміри підстави, ширина якого може бути дорівнює довжині, якщо того вимагають особливості проекту, можуть варіюватися в межах знайденої оптимальної площі несучої конструкції.




Увага, тільки СЬОГОДНІ!

Схожі повідомлення

Увага, тільки СЬОГОДНІ!