Розрахунок фундаменту під будинок з різними вихідними даними

Часто доводиться розраховувати фундамент. Метою розрахунків можуть стати різні дані. Наприклад, можна виконати розрахунок, який покаже, чи підходить планований фундамент заданими розмірами під будинок, який планується побудувати, при обліку того, що грунт має певну несучу здатність.

Можна провести і інший, зворотний розрахунок, тобто той який показує якою площею опори повинен володіти фундамент, щоб грунт зі своєю несучою здатністю міг витримати споруду того чи іншого ваги.

Існує і третій вид розрахунку, який показує, скільки потрібно затратити будівельного матеріалу для його зведення.

Зробимо розрахунок фундаменту під будинок, який має на меті зясувати, якої ширини повинен бути стрічковий фундамент.

Початкові дані

Нехай будується стрічковий фундамент, який буде повністю монолітним бетонним. Висота фундаменту під будинок дорівнює 1,5 метра, його довжина, тобто загальна протяжність дорівнює 30 метрам. Ширина фундаменту не відома, її потрібно знайти.

Стіни зводяться з піноблоків. Кожен блок має наступні розміри:

• Довжина дорівнює 60 сантиметрів;
• Ширина дорівнює 30 сантиметрів;
• Висота дорівнює 20 сантиметрів.

Стіни кладуться блоком на ребро. Будова має прямокутну форму. Довжина більшої стіни дорівнює 10 метрам, довжина меншої стіни дорівнює 5 метрам.

Висота дорівнює 3 метрам. Пол і перекриття виконуються монолітними бетонним з товщиною відпливної частини 0,15 метра. На пристрій даху витрачено близько 5 кубічних метрів сосни. Всього витрачено 100 листів шиферу по 26 кілограм.

Розрахунок: робимо самі

Отже, при звичайному розрахунку, тобто на несучу здатність грунту, обчислюється маса всієї споруди, в нашому випадку це зробити неможливо, так як ми не знаємо ширину фундаменту під будинок, а відповідно і обчислити його масу без цього параметра не вийде. Тоді поступають таким чином.

Розрахунок ширини підошви стрічкового фундаменту під будинок проходить в самому початку так само, як і звичайний розрахунок, різниця тільки в останній час, тобто:

• Визначення типу грунту;
• Розрахунок маси споруди без фундаменту;
• Розрахунок ширини фундаменту під будинок з урахуванням, того, що тиск повинен бути меншим, ніж несуча здатність грунту;
• Уточнення ширини фундаменту під будинок і розрахунок тиску на грунт, з огляду на масу фундаменту;
• Внесення коригувань по необхідності.

Визначення типу грунту

Для більш точного визначення типу грунту слід звернутися до відповідних служб, проте це коштує не малих грошей, та й час на це піде не менше. Тому вже давно є кілька перевірених способів, які допомагають визначити тип ґрунту самостійно.

Отже, для визначення типу грунту слід на ділянці вирити яму, яка буде мати глибину таку, на яку планується закладати фундамент. З дна ями беремо жменю грунту і намагаємося скачати її в кулю. Далі виробляємо простий рух, стискаючи куля між долонь. Тепер робимо висновки:

• Якщо куля розсипався на дрібні шматки, але куля все ж вийшло зробити, то це супесь. За ступенем вологості можна сказати, яка це супесь - зволожена або суха.
• Якщо куля зробити вийшло, а при натисканні на нього по краях утворилися тріщини, значить це суглинок. За ступенем вологості можна зробити висновок про те, який це суглинок - зволожений або сухий;
• Якщо куля зробити вийшло, а при натисканні на нього утворилася рівна без тріщин коржик, то це глина. За ступенем вологості можна також визначити, і яка це глина - зволожена або суха;
• Якщо не вийшло скачати кулю, то це пісок. За розміром зерен визначають тип ґрунту, як крупнозернистий пісок і дрібнозернистий.

Тепер, коли тип ґрунту визначено, то можна легко дізнатися, яку він має несучу здатність, тобто, яку максимальну тиск він здатний витримати без осідання.

Ось наведені деякі типи грунтів:

• Крупнозернистий пісок має коефіцієнт опору 5;
• Пісок середньої крупності має коефіцієнт опору 4;
• Дрібнозернистий пісок з малою часткою вологості має коефіцієнт опору 3;
• Дрібнозернистий пісок з великою часткою вологості має коефіцієнт опору 2;
• Суха супесь має коефіцієнт опору 2,5;
• Зволожена супесь має коефіцієнт опору 2;
• Сухі суглинки мають коефіцієнт опору 2;
• Зволожені суглинки мають коефіцієнт опору 1;
• Суха глина має коефіцієнт опору 2,5;
• Зволожена глина має коефіцієнт опору 1.
  

  Стрічковий фундамент - один з найпоширеніших варіантів фундаментів

Деякі з цих коефіцієнтів відносяться до звичайної щільності ґрунту. Якщо ж грунт сильно ущільнений, то коефіцієнти трохи інші:

• Крупнозернистий пісок має коефіцієнт опору 6;
• Пісок середньої крупності має коефіцієнт опору 5;
• Дрібнозернистий пісок з малою часткою вологості має коефіцієнт опору 4;
• Дрібнозернистий пісок з великою часткою вологості має коефіцієнт опору 3;
• Суха супесь має коефіцієнт опору 3;
• Зволожена супесь має коефіцієнт опору 2,5;
• Сухі суглинки мають коефіцієнт опору 3;
• Зволожені суглинки мають коефіцієнт опору 3;
• Суха глина має коефіцієнт опору 6;
• Зволожена глина має коефіцієнт опору 4.

Припустимо, у нас вийшла суха супесь з коефіцієнтом 2,5.

Визначення щільності ґрунту

Визначення щільності ґрунту полягає в порівнянні маси обємів грунту між собою. Для цього потрібно вирізати 1 кубічний дециметр грунту і зважити його в такому стані. Після цього потрібно взяти стільки ж по масі грунту, але вже в звичайному стані, тобто в розсипчастою.

Слід врахувати, що маси повинні бути максимально однакові. Далі заміряємо обсяг другої проби. І ділимо його на 1 кубічний дециметр. В результаті має вийти значення близьке до одиниці. Чим ближче це значення до одиниці, тим вище щільність грунту.

Розрахунок маси споруди без фундаменту

Коли з типом ґрунту і з його несучу здатність визначилися, потрібно знайти повну масу споруди, але без фундаменту.

Почнемо зі стін. За умовою у нас є довжина стіни в 10 і 5 метрів. Висота їх дорівнює 3 метрам. Сказано, що блок кладеться на ребро, значить, площа одного блоку дорівнює:

0,6 * 0,3-0,18 квадратного метра. Тобто саме таку площу має бічна сторона блоку, яка утворює площину стіни.

Тепер дізнаємося, яка площа стін:

5 * 3 + 5 * 3 + 10 * 3 + 10 * 3 = 90 метрів квадратних.

https://youtube.com/embed/wF4bLqLxz6E

Тепер знаючи загальну площу стін і площа одного блоку можна без праці порахувати кількість витрачених блоків:

90 / 0,18 = 500 блоків.

Так як ті блоки, які лежать на кутах утворюють і одну площину стіни і другу, то слід їх відняти із загального числа. Однак при будівництві нерідко бувають втрати в будівельному матеріалі, тому можна вважати, що ці дві цифри виключають один одного з розрахунків.

Тепер можна визначити масу стін, як кількість блоків, помножене на масу одного блоку, яка дорівнює 30 кг:

500 * 30 = 15000 кілограм.

Далі варто обчислити масу статі. Сказано, що він залитий шаром бетону в 0,15 метра. Це означає, що така підлога має власний фундамент, тому на фундамент будинку він не чинить жодного тиску. Однак якщо він тримається на загальному фундаменті, то його розрахунок проводиться виходячи з обсягу. Його обсяг буде дорівнює:

0,15 * 5 * 10 = 7,5 квадратних метрів.

Знаючи щільність бетону, яка в середньому дорівнює 2500 кілограм на метр кубічний, можна порахувати масу такого статі:

7,5 * 2500 = 18750 кілограм.

Далі визначимо масу перекриття. За умовою воно таке ж, як і підлогу, значить, і маса його буде такою ж, тобто 18750 кілограм.

Далі визначимо масу даху, яка складається з двох частин - покриття і каркаса. Сказано, що для влаштування даху витрачено 5 кубічних метрів сосни, яка має щільність в 800 кілограм на метр кубічний, значить маса каркаса дорівнює:

5 * 800 = 4000 кілограм.

Маса покриття визначається, як кількість листів шиферу, помножене на масу одного листа:

100 * 26 = 2600 кілограм.

Тепер знайдемо сумарну масу всієї споруди без фундаменту:

15000 + 18750 + 18750 + 4000 + 2600 = 59100 кілограм.

Розрахунок ширини фундаменту

Несуча спроможність визначається, як загальна маса, поділена на площу опори. Нам потрібно висловити площа опори. Вона буде визначатися, як загальна маса, поділена на коефіцієнт опору, тобто отримаємо:

59100 / 2,5 = 23640 квадратних сантиметрів.

Тепер знаючи довжину фундаменту під будинок можна вирахувати ширину фундаменту, як:

23640/3000 = 7,88 сантиметрів. Така ширина повинна бути фундаменту, щоб витримати споруду з даними параметрами, але без обліку самого фундаменту під будинок.

Уточнення ширини фундаменту

Тепер знайдемо масу такого фундаменту. Сказано, що його висота дорівнює 1,5 метра, тоді обсяг знаходиться, як:

23640 * 150 = 3546000 сантиметрів кубічних, або 35,5 кубічних метрів. Тоді його маса дорівнює, 35,5 * 2500 = 88750 кілограм.

Тепер розрахуємо, який повинен бути фундамент під будинок, щоб витримати цю вагу, як:

88750 / 2,5 = 35500 сантиметрів квадратних. Це вийшла площа опори. Знаючи довжину фундаменту, можна розрахувати його ширину, як:

35500/3000 = 11,83 сантиметра.

Тепер додамо до цієї ширині величину 7,88 * 1,5, отримаємо:

11,83 + 1,5 * 7,88 = 23,65 сантиметра, округлимо до 24 сантиметрів.

Тепер виконаємо перевірку, на здатність грунту витримати всю масу будівлі з такою площею опори. Для цього розрахуємо масу фундаменту з такою шириною, вважаючи, що він бетонний.

Спочатку знайдемо його обсяг, як довжину, помножену на ширину і висоту, отримаємо:

30 * 0,24 * 1,5 = 10,8 метрів кубічних.

Знаючи середню щільність бетону, яка дорівнює 2500 кілограм на метр кубічний, можна знайти масу такого фундаменту, як щільність, помножена на обсяг, отримаємо:

2500 * 10,8 = 27000 кілограм.

Далі слід знайти загальну масу всієї будови, як сума двох мас, тобто будинку без фундаменту і самого фундаменту:

59100 + 27000 = 86100 кілограм.

Тепер можна визначити, який тиск чинить така маса на фундамент з розрахованої площею опори, як вся маса, поділена на площу опори, отримаємо:

86100/72000 = 1,19 кілограм на сантиметр квадратний. Тут площа опори порахована, як ширина фундаменту, помножена на довжину, виражену в сантиметрах, тобто 24 * 3000 = 72000 сантиметрів квадратних.

Внесення коригувань в розміри фундаменту

Так як ми отримали тиск в 1,19 кілограм на сантиметр квадратних, а грунт здатний витримати всього 2,5 кг, то жодних коригувань вносити не потрібно. Ми знайшли оптимальну ширину фундаменту.

Загальний висновок

За підсумками обчислення стало відомо, що ширина фундаменту повинна дорівнювати 24 сантиметрів. але насправді вистачило б і менше. При підрахунку ширини потрібно було до цифри 11,83 додавати 7,88, а не 7,88 * 1,5. Однак, тоді б ми отримали ширину в 19,71 сантиметрів, а це менше, ніж сторона блоку, яка дорівнює 20 сантиметрам, тому такий фундамент не годиться. Але, якщо стіни зводяться з цегли, і така ширина буде влаштовувати, то правильніше складати саме ці два числа, тобто ширину фундаменту, яка необхідно для побудови без урахування самого фундаменту, і ширину фундаменту, яка необхідна для самого фундаменту.

Так само слід зауважити, що при розрахунках маси будівлі не були враховані внутрішні перегородки і різні стіни, які основою мають підлогу, і теж тиснуть на фундамент, так само не була врахована і маса меблів і проживають в будинку людей. Це повязано з тим, що споруда, як правило, має не строго прямокутну форму, а має ще й стіни всередині будівлі. У цих стінах обладнуються різні ніші, такі як вікна і двері. Тому якщо враховувати і вага меблів, то доведеться віднімати вага всіх ніш в стінах.

Так само при розрахунках часто вираховують навантаження, яку створює сніжний покрив. Прийнято, що на одному метрі квадратному створюється тиск в 100 кілограм.

Ще один момент, про який не слід забувати при розрахунку маси, це армування фундаменту. Його дуже часто застосовують при влаштуванні будь-якого типу фундаменту, тому потрібно з обсягу фундаменту віднімати обсяг арматури і множити на щільність заліза, яка істотно більша за густину бетону.

З огляду на всі ці особливості і слідуючи запропонованою методикою, будівництво фундаменту під будинок розрахунок його параметрів стають простими і правильним.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!