Розрахунок фундаментів мілкого закладення своїми руками

Якщо ви вирішили побудувати будь-яке спорудження, то без розрахунків нікуди. Розрахунок потрібен завжди, причому не тільки звичний нам розрахунок витрат, але і інший. Наприклад, розрахунок фундаментів на міцність на деформацію, і так далі. Для того щоб приступити до розрахунку фундаменту слід спочатку визначитися з типом споруджуваного фундаменту. У загальному випадку їх три:

1. Стовпчастий;
2. стрічковий;
3. плитний;

Перші два з трьох фундаментів можуть бути як нормально заглибленими, так і малозаглиблених. Плитний фундамент за своєю конструкцією просто не може бути фундаментом глибокого закладення.

Тепер трохи про самих розрахунках. Як правило, виробляють два типи розрахунків:

• На міцність;
• На деформації;

Перший розрахунок, як фундаментів мілкого закладення, так і фундаментів нормального закладення виконується для того, щоб зясувати чи зможе фундамент витримати весь тягар від будови і при цьому не просісти і не зламатися.

Як правило, не розраховують сам фундамент, а розраховують його площа опори і, виходячи з цього, обчислюють тиск, який чиниться всім будовою, включаючи і самим фундаментом, на одиницю площі опори. Потім цей тиск порівнюється з несучою здатністю грунту і робиться відповідний висновок.

Що стосується розрахунку на міцність самого фундаменту, то вона опускається, а особливо якщо мова йде про приватному будівництві. Вся справа в тому, що навіть звичайний неармований бетонний фундамент володіє величезним запасом міцності, якого цілком вистачає, щоб витримати навіть дуже важке будова в два, і навіть в три, поверху.

Тепер пару слів про розрахунки на деформації фундаментів. Різного роду деформують фактори виникають у всіх типах фундаментів, як в фундаментах мілкого закладення, так і в фундаментах глибокого закладення. Природа у таких факторів одна і та ж.

Для того щоб розрахувати фундамент на різного роду деформації, яких не мало, потрібно володіти деякими спеціалізованими знаннями в галузі будівництва, які відносяться до інженерної сфері освіти. Як правило, через відсутність таких знань розрахунки не проводяться.

Якщо ж все-таки дуже хочеться розрахувати фундамент мілкого закладення на деформації, то краще за все звернутися за допомогою до фахівців - не варто це робити самостійно.

Що таке малозаглубленние фундаменти?

Фундамент мілкого закладення є однією з різновидів фундаментів. Все малозаглубленние фундаменти можна умовно, слід наголосити на слові «умовно», розділити на три категорії:

• Малозаглубленние фундаменти;
• Фундаменти мілкого закладення;
• Незаглиблений фундаменти;

Різниці між ними самими, як власне і між ними і нормально заглибленими фундаментами в конструктивній частині немає. Деякі відмінності все ж є, проте на розрахунок вони не мають жодного впливу.

Малозаглиблених фундаментами прийнято називати фундаменти, глибина закладки яких становить не більше 70 сантиметрів. Виняток є лише одне - це стовпчастий фундамент, виконаний з ФБС кілець. Так як саме кільце по висоті одно 90 сантиметрів, то і глибина закладки такого фундаменту дорівнює 90 сантиметрам.

Фундаменти мілкого закладення є стовпчасті фундаменти, у яких співвідношення довжини стовпа до ширини опорної частини не перевищує 4.

Наприклад, стовпчастий фундамент з довжиною стовпа в 1,5 метра і шириною опорної частини в 0,6 м буде фундаментом мілкого закладення, а ось фундамент з довжиною стовпа в 0,9 м і шириною опорної частини 0,2 метра не буде фундаментом мілкого закладення.

Незаглиблений вважаються всі фундаменти, глибина закладення яких не перевищує півметра.

Розрахунок малозаглиблених фундаментів

Як вже було сказано, розрахунок столбчатого або стрічкового малозаглибленого фундаменту нічим не відрізняється від такого ж розрахунку, але нормально заглибленого фундаменту.

Для того щоб розрахувати фундамент на його несучу здатність потрібно зробити:

• Розрахунок маси будови;
• Розрахунок площі опори;
• Розрахунок несучої здатності грунту

Визначення маси будови

Для того щоб зробити розрахунок зразкового ваги всієї конструкції потрібно визначити вагу кожного елемента тієї конструкції, в тому числі і фундаментів мілкого закладення. Елементами конструкції є:

• Сам фундамент мілкого закладення;
• Підлога;
• стіни;
• перекриття;
• Кроквяна система і покриття даху;

Також в загальну масу входитимуть такі компоненти, як:

• Снігове навантаження;
• Навантаження від внутрішніх перегородок, людей, меблів, побутових приладів і так далі;

Маса кожного елемента конструкції вираховується виходячи з того, що можна дізнатися розміри елементів, матеріал для їх влаштування та відповідно щільність цього матеріалу. Розміри дозволять дізнатися обсяг, який при множенні на щільність дасть масу.

Із загальної маси необхідно буде відняти масу тих елементів, в яких будуть влаштовані різні ніші, тобто, наприклад, з маси стіни відняти масу шматка, який потрібен для пристрою двері або вікна.

Визначення площі опори

Площа опори визначається виходячи з розмірів фундаменту. Якщо фундамент мілкого закладення має стовпчастий тип, то можна визначити площу опори тільки одного стовпа, а далі, в залежності від способу розрахунку, або помножити її на кількість стовпів, або залишити так.

Якщо ж фундамент мілкого закладення має стрічковий тип, то площа опори є площею підошви фундаменту і розрахунок проіводіт, як знаходження звичайної площі прямокутника.

Площа опори можна висловлювати в будь-яких зручних для розрахунків одиницях виміру. Рекомендується висловлювати її в кілограмах на сантиметр квадратний, так як в більшості довідників несуча здатність грунту дана саме в цих одиницях виміру.

Визначення несучої здатності грунту

Як вже було зазначено, при будівництві приватних будинків не проводяться багато розрахунки, зокрема всі розрахунки на деформації фундаментів. Це повязано з тим, що, як правило, приватний будинок має порівняно невеликі розміри, а значить і невелику масу.

Однак провести розрахунок фундаменту мілкого закладання за несучою здатністю потрібно. Для цього буде потрібно дізнатися несучу здатність грунту. Щоб дізнатися несучу здатність грунту, не обовязково звертатися в геологічну службу - це можна зробити самостійно.

Практично всі грунти можуть витримати будова подібного роду, тобто невеликий одноповерховий або навіть двоповерховий будинок, крім мулистих грунтів і торфовищ. Якщо на вашій ділянці саме такий тип ґрунту, то навіть не варто і розраховувати його, потрібно його змінювати, тобто прибирати весь грунт і завозити новий, або ж змінювати місце будівництва, що набагато складніше.

Отже, для визначення несучої здатності грунту необхідно взяти жменю грунту на тій глибині, яка відповідає максимальній глибині закладки фундаменту. Оскільки мова йде про фундаментах мілкого закладення, то пробу грунту потрібно брати на глибині приблизно в 0,7 метра, причому не важливо, буде при цьому будуватися стрічковий або ж стовпчастий фундамент.

Після того, як взяли пробу, потрібно рясно змочити її водою, але тільки до тієї міри, поки грунт ще не розпливається, тобто просто, щоб він був вологим. Далі між долонь скочується грунт в катишек. Товщина катишкамі повинна бути приблизно 12-15 мм, а довжина близько 15 см. Далі беремо цей катишек і намагаємося згорнути його в кільце.

Тепер по результату цієї нескладної операції можна визначити тип ґрунту, а відповідно і його несучу здатність. Якщо катишек розвалився на кілька дрібних частин, то в руках у нас супесь, якщо залишилися пару великих частин, або ж кільце має великі тріщини, то перед нами суглинок.

І, нарешті, якщо кільце вийшло зробити, і при цьому практично немає тріщин, чи є, але вони дрібні, то ми маємо справу з глиняним типом ґрунту.

Тепер, коли відомі всі дані залишається справа тільки за математикою. Варто нагадати, що розрахунок фундаментів мілкого закладання за несучою здатністю на увазі проведення розрахунку тільки тоді, коли грунт здатний витримати вагу будівлі, при цьому відновити свою первісну форму.

Якщо ж форма не відновлюється, то відбувається деформація грунту, тоді слід проводити розрахунок на деформацію грунту або, як було сказано вище, самого фундаменту. Однак такі розрахунки вимагають точних даних про грунті, які можна отримати тільки лабораторним випробуванням, що просто нездійсненно в домашніх умовах.

Для того щоб конкретно показати, як проводяться розрахунки, наведемо приклад такого розрахунку фундаментів мілкого закладання за несучою здатністю грунту.

приклад розрахунку

Щоб зробити розрахунок фундаментів потрібно мати деякі вихідні дані.

Початкові дані

Стіни і перегородки

Нехай будується будинок з піноблоків в один поверх, при цьому він має наступні розміри:

• Довжина 10 м;
• Ширина 5 м;
• Висота 4 м;

У будинку є дві несучі перегородки, виконані також з піноблоку, які мають такі розміри:

• Довжина кожної дорівнює 3 м;
• Висота кожної дорівнює 4 м;

Підлога

Пол скрізь має однакове пристрій - він залитий бетоном, при цьому не спирається на фундамент.

Горищне перекриття і покриття даху

Горищне перекриття виконано з балок перекриття і деревяної обрешітки. При цьому використовувався брус з перетином 100х200 як балки. Всього витрачено 11 брусів по 5,3 метра кожен. Бруси, як і всі дошки зроблені з сосни.

Решетування суцільна. Виконана з дощок товщиною в 3 сантиметри. Як утеплювач використовувався пісок, який розсипаний по всьому горищному перекриттю рівномірним шаром товщиною в 5 сантиметрів. Також використовувалася скловата.

Кроквяна система складається з брусів перетином 50 * 100. Дах має два ската, при цьому стропіли встановлені через кожні 50 сантиметрів. Довжина кожної стропіли дорівнює 5 метрів. Решетування виконана в шаховому порядку дошками з товщиною в 25 міліметрів. Покриття виконано у вигляді звичайного хвильового шиферу.

фундамент

Фундамент зводився стрічкового типу. Ширина підошви рана 40 сантиметрам. Глибина дорівнює 70 сантиметрам.

Весь фундамент зроблений з бетону, армований. При цьому використовувалася арматура перетином 12 міліметрів. З арматури споруджувався арматурний каркас, який має два пояси з 5 прутів і перемичок довжиною по 25 сантиметрів кожна. Перемички встановлені з кроком в 50 сантиметрів.

Між собою пояса зєднані шматками арматури завдовжки 40 сантиметрів кожен, встановлених по обидва боки через кожні 50 сантиметрів.

виробництво розрахунку

Отже, розрахунок слід почати з того, що знайдемо послідовно маси всіх складових елементів конструкції. Почнемо з фундаменту.

маса фундаменту

Сказано, що фундамент стрічковий. Для знаходження його маси потрібно знати:

• Геометричні розміри:
• Щільність матеріалу;

Дізнаємося геометричні розміри. Довжина фундаменту дорівнює периметру будівлі, тобто сумі довжин всіх сторін. Знайдемо периметр:

10 + 10 + 5 + 5 + 3 + 3 = 36 метрів.

Тут дві стіни по десять метрів, дві по пять і дві перегородки, під які також буде заливатися фундамент.

Тепер, знаючи, що висота дорівнює 0,7 метра, а ширина 0,4 метра, можна визначити обсяг, як твір трьох сторін:

36 * 0,7 * 0,4 = 10,08 кубічного метра.

Однак це обсяг усього фундаменту, але оскільки сказано, що фундамент армований, то потрібно з цього обсягу відняти обсяг арматури, який необхідно обчислити.

Сказано, що каркас має два пояси, кожен з яких має пять прутів. За правилами армування, арматурний каркас не повинен доходити до кожного кута приблизно півметра. Значить, все у нас є 4 каркаса на кожній стіні. Не важко порахувати довжину кожного каркаса:

10-0,5-0,5 = 9 метрів, і

5-0,5-0,5 = 4 метри, і два по 2,5 метра. Перегородки зєднуються з арматурним каркасом основних стін, але до кінця перегородки, арматура також не доходить півметра.

Тоді всього довжина поясів дорівнює:

2 * (9 * 2 + 4 * 2 + 2,5 * 2) = 62 метра.

Так як в кожному поясі по пять прутів, то загальна довжина прутів дорівнює:

62 * 5 = 310 метрів.

Тепер обчислимо довжину перемичок.

Сказано, що вони встановлені через кожні півметра. Це означає, що на верхньому і нижньому поясі більшої стіни всього буде перемичок:

9 / 0,5 + 1 = 19 штук, тоді на стіні меншої довжини:

4 / 0,5 + 1 = 9 штук, і на перегородках:

2,5 / 0,5 + 1 = 6 штук.

Тоді один верхній пояс містить всього перемичок:

19 * 2 + 9 * 2 + 6 * 2 = 68 штук. При цьому кожна дорівнює 0,25 метра, тоді загальна довжина дорівнює:

68 * 0,25 = 17 метрів. Виходячи з цього, отримаємо, що загальна довжина горизонтальних перемичок на всьому каркасі дорівнює:

17 * 2 = 34 метра.

Тепер порахуємо довжину вертикальних перемичок. З одного боку їх стільки ж, скільки і горизонтальних, так як сказано, що встановлюються вони з тим же кроком. Значить вертикальних перемичок з одного боку 68 штук, а відповідно і з іншого стільки ж.

Всього виходить 136 перемичок, при цьому кожна має довжину в 40 сантиметрів. Звідси загальна довжина перемичок дорівнює:

136 * 0,4 = 54,4 метра.

Тепер обчислимо загальну довжину арматури, як суму всіх довжин:

310 + 34 + 54,4 = 388,4 метра.

Тепер, знаючи перетин і довжину арматури, можна визначити обсяг, для чого скористаємося шкільної формулою знаходження обсягу циліндра, як площа перетину, помножена на довжину. Для того щоб дізнатися площа перетину потрібно скористатися формулою площі круга. Дізнаємося площа:

3,14 * 0,000036 = 0,00011 квадратного метра.

Тепер помножимо на довжину всієї арматури і отримаємо обсяг:

0,00011 * 388,4 = 0,04 кубічного метра.

Віднімемо цю цифру із загального обсягу фундаменту, отримаємо:

10,08-0,04-0,04 = 10 кубічних метрів. Друга цифра 0,04 взялася з розрахунку того, що кути також армуватимуться, але прути арматури будуть не згинатися під прямим кутом, а йти дугою і заходити на третину довжини кожної стіни, саме тому в самому каркасі вони не повинні доходити до кута.

Таким чином, ми зясували, що фундамент складається з 10 кубічних метрів цементу з щільністю приблизно в 2500 кілограм на метр кубічний і 0,08 кубічного метра заліза щільністю в 7800 кілограм на метр кубічний. Знаючи це, можна легко знайти його масу:

10 * 2500 = 25000 кілограм, і

0,08 * 7800 = 624 кілограм, тоді загальна маса фундаменту дорівнює 25624 кілограма.

маса статі

Оскільки сказано, що підлога бетонна, але він не спирається на фундамент, значить і враховувати його вага не варто, так як він не буде чинити на опорну площу фундаменту ніякого тиску. Найчастіше підлогу залежить від фундаментів, тобто він спирається на них або на цоколь, а той в свою чергу передає навантаження на фундамент. У нашому випадку враховувати масу статі не потрібно.

маса стін

У нашому випадку маса стін складається з двох мас:

• Маси блоків;
• Маси цементного розчину.

Масу цементного розчину можна не враховувати, так як вона буде не дуже великий у порівнянні з масою блоків. Точно так само можна було вчинити і при розрахунку фундаменту, де була врахована маса арматури. Практично завжди при розрахунку фундаментів не враховують і масу арматури, замінюючи її обсяг обсягом бетону.

Маса блоків знаходиться, як кількість піноблоків помножене на масу одного блоку. Тоді знайдемо загальне число витрачених блоків, як загальна площа всіх стін, розділена на площу покриття одним блоком.Вторая величина залежить від того, як саме буде лягати блок.

Він має наступні розміри:

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

Якщо блок буде лягати на ребро, то його площа покриття дорівнює:

0,6 * 0,3 = 0,18 метра квадратного, а якщо плазом, то вона дорівнює:

0,6 * 0,2 = 0,12 метрів квадратних.

Нехай блок кладеться навзнаки. Тоді знайдемо загальну площу стін, як довжина кожної стіни, помножена на висоту:

10 * 4 + 10 * 4 + 5 * 4 + 5 * 4 + 3 * 4 + 3 * 4 = 144 квадратних метра. Оскільки один блок, який розташовується на розі, покриває і площа однієї стіни, і площа другої, то його варто було б не враховувати, однак, оскільки ми не врахували масу цементу в швах, то будемо вважати, що це два різних блоку.

Тепер розділимо цю площу на площу одного блоку і отримаємо кількість блоків:

144 / 0,12 = 1200 штук.

Вага одного піноблоку в середньому дорівнює 17 кілограмам, округлимо до 20, тоді отримаємо загальну вагу стін:

20 * 1200 = 24000 кілограма.

маса перекриття

Сказано, що всього було витрачено 11 брусів перетином 200х100 по 5,3 метра. З цих даних легко визначити обсяг брусів:

0,2 * 0,1 * 5,3 = 0,106 кубічного метра - один брус, тоді:

0,106 * 11 = 1,166 кубічного метра все бруси.

Знайдемо обсяг всіх дощок. Сказано, що решетування суцільна, значить, вся площа будинку покрита дошками товщиною в 3 сантиметри, тоді знайдемо обсяг дощок:

10 * 5 * 0,03 = 1,5 кубічного метра.

Тоді загальний обсяг деревяної частини дорівнює:

1,5 + 1,166 = 2,666 метра кубічного, а, отже, маса дощок при їх щільності в 800 кілограм на метр кубічний (так як всі деревяні елементи виготовлені з сосни):

2,666 * 800 = 2132,8 кілограма.

Тепер обчислимо масу піску, а для цього розрахуємо його обсяг. Сказано, що піском покрита вся площа перекриття, при цьому товщина дорівнює пяти сантиметрам. Знаючи і площа, і товщину можна знайти обсяг:

5 * 10 * 0,05 = 2,5 кубічного метра. Щільність піску в насипному стані становить приблизно 1500 кілограм на метр кубічний, тоді обчислимо масу піску:

2,5 * 1500 = 3750 кілограм.

Тоді загальна маса горищного перекриття дорівнює:

3750 + 2132,8 = 5882,8

маса даху

Сказано, що дах двосхилий, значить, для влаштування потрібні пари крокв. Також сказано, що відстань між ними складає 0,5 метра, тоді не важко порахувати, скільки пар крокв потрібно:

10 / 0,5 + 1 = 21 пара крокв, при цьому кожна крокви по довжині дорівнює 5 метрам, значить, все метраж крокв становить:

21 * 2 * 5 = 210 метрів.

Перетин крокв дорівнює 100 * 50, отже, обсяг всіх крокв дорівнює:

0,1 * 0,05 * 210 = 1,05 кубічного метра.

Тепер розрахуємо обсяг дощок. Сказано, що решетування виконана в шаховому порядку. Це дає право вважати, що дошками буде покрита рівно половина площі всього даху, тобто половина від двох скатів. Це означає, що в сумі дошками покриється рівно один скат даху. Залишилося дізнатися розміри ската даху.

Оскільки сказано, що стропіли має в довжину 5 метрів, то можна вважати, що і скат в висоту матиме рівно пять метрів, по довжині він дорівнює довжині більшої стіни, то мережу 10 метрам. Тоді розрахуємо площу ската, а відповідно і площа всіх дощок:

10 * 5 = 50 квадратних метрів.

Тепер знайдемо обсяг дощок, як площа, помножена на товщину дошки:

50 * 0,025 = 1,25 кубічного метра.

Тоді загальний обсяг деревяної частини даху складе:

1,25 + 1,05 = 2,3 метра кубічного.

Знаючи щільність сосни, розрахуємо масу:

2,3 * 800 = 1840 кілограм.

Тепер розрахуємо масу шиферу. Розмір стандартного восьмихвилевий листа шиферу становить 175 сантиметрів по довжині і 113 сантиметрів по ширині.

Це означає, що в одному вертикальному ряду одного ската всього поміститься:

5 / 1,75 = приблизно 3 листа. Округляти потрібно для того, що потрібно знизу залишити відпустку сантиметрів на 15 і для того, що все листи шиферу кладуться внахлест один на одного.

Тоді в одному горизонтальному ряду буде листів:

10 / 1,13 = 10 аркушів. Тут також округлили за рахунок наявності нахлеста.

Тоді на один скат потрібно листів:

10 * 3 = 30 аркушів, а відповідно на два:

30 * 2 = 60 листів шиферу.

Один лист такого шиферу при його товщині в 5,3 міліметра має вагу приблизно 23 кілограми, тоді розрахуємо масу всього шиферу:

23 * 60 = 1380 кілограм.

Тепер можна порахувати загальну масу даху:

1840 + 1380 = 3220 кілограм.

Загальна маса будови

Коли знайдені маси всіх елементів конструкції, можна визначити загальну масу всього будинку, як суму мас:

25624 + 24000 + 5882,8 + 3220 = 58726,8 кілограм, тобто приблизно 60 тонн.

Визначення площі опори

При визначенні площі опори фундаментів потрібно розуміти, якої фігури розраховується площа. Якщо фундамент стрічковий, то вважати потрібно площа прямокутника, якщо стовпчастий, то, як правило, площа дорівнює сумі площ квадратів.

Якщо ж фундамент стовпчастий і виконаний з труб, то площа опори знаходиться, як сума площ кіл і так далі.

У нашому випадку потрібно знаходити площа прямокутника, як довжина, помножена на ширину.

Довжина фундаменту дорівнює периметру, тобто 36 метрів. Ширина фундаменту дана і вона дорівнює 0,4 метра, тоді знайдемо площу опори:

36 * 0,4 = 14,4 квадратного метра, або 144000 квадратних сантиметрів.

Визначення несучої здатності грунту

Оскільки тип ґрунту ми вже визначили, то залишиться тільки подивитися по таблиці його несучу здатність. Припустимо, що у нас суглинок, і його несуча здатність дорівнює приблизно 2 кілограмів на сантиметр квадратний.

Розрахунок фундаментів

Тепер знаючи масу і несучу здатність, приступають до розрахунку фундаментів за несучою здатністю. Робиться це так: береться отримана маса і ділиться на площу опори, отримаємо тиск від будинку, далі додаємо тиск від меблів, людей і снігове навантаження.

В результаті отримаємо загальний тиск на грунт:

60000/144000 = 0,4166 кілограм на метр квадратний.

Додамо до цього числа масу від меблів людей і так далі, що приблизно становить 0,018 кілограм на сантиметр квадратний, отримаємо:

0,4166 + 0,018 = 0,4346 кілограм на сантиметр квадратний. Тепер додамо снігове навантаження:

0,4346 + 0,02 = 0,4546 кілограм на сантиметр квадратний.

Оскільки несуча здатність грунту дорівнює 2 кілограми, то тиск чиниться будинком на нього мало, щоб привести до осідання або деформації, значить, така конструкція і фундаменту, і вдома може сміливо зводитися. Якби тиск виявився вище несучої здатності, то, як правило, просто збільшується площа опори фундаментів.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!