Расчет ленточного фундамента: пример для дома из кирпича
Опубликовано: 03.09.2018
Перед тем как возводить здание, сначала нужно произвести все необходимые расчеты. Особенно важно это сделать для фундамента, т.к. при неверном подходе он просто не выдержит нагрузку, и все усилия будут тщетными, а затраты напрасными. При расчетах нужно подсчитать массу дома с кровлей и перекрытиями, затем массу фундамента и площадь его опоры.
Перед строительством здания нужно обязательно произвести расчет фундамента, чтобы при дальнейшем использовании он выдержал нагрузку.
При правильном подходе к процессу расчета ленточного фундамента на нем можно построить практически любой дом. Также нужно помнить, что итоговая выносливость и итоговая нагрузка не должны совпадать, более того — выносливость должна быть минимум в 1,5 раза больше, чем предстоящие нагрузки, чтобы выдержать даже непредвиденные обстоятельства, будь то сейсмическая активность, пучение или неравномерное проседание грунта.
На основе в виде монолитного ленточного фундамента (ленты) можно строить почти любой дом, поэтому нужно заранее знать все возможные варианты.
Общий расчет всех стен дома производится достаточно просто, но для точного потребуются уже не примерные данные, а максимально точные — особенно хорошо это можно увидеть на кирпичной кладке.
Ленточные фундаменты могут быть из блоков, монолитные или кирпичные.
Кирпич — один из самых древних строительных материалов, который со временем не просто не потерял актуальность, но и до конца 20 века во многих южных областях оставался элитным стройматериалом. Высокая масса кирпича (200-270 кг/м²) обусловливается материалом, из которого он производится. Кирпичные стены являют собой золотую середину между деревянными стенами и монолитами, сохранив в себе их лучшие черты: высокую прочность, отличную теплоизоляцию, простоту в работе.
На втором месте по популярности находятся брус и бревна. Масса у них (70-100 кг/м²) значительно ниже кирпичной, но и прочностные показатели не такие. Именно деревянные стены всегда считались (и по сей день считаются) эталоном теплоизоляции, но то, что они гниют со временем, — единственный фактический минус. Брус уступает бревнам по всем показателям, кроме внешнего вида и возможности попадания паразитов, поэтому пользуется чуть меньшей популярностью.
Расчет ленточного фундамента.
Железобетонные стены — это современное решение, которое позволяет очень быстро возводить весьма прочные здания. Единственный действительно серьезный минус железобетона — это его масса 300-350 кг/м². Но данный недостаток компенсируется тем, что при заливке идет формирование лишь скелета здания, а стены и простенки изготавливаются из пеноматериалов (газобетон, пенобетон, шлакобетон).
Ну и реже всего можно встретить каркасные дома (30-50 кг/м²), т.к. они не обладают необходимыми прочностными характеристиками, а вместе с тем не смогут защитить в разгар лета и зимы от перепадов температур. Используются они в теплых спокойных местностях, где нет смысла строить более дорогой дом.
Все указанные параметры массы исходят из расчета толщины стены 0,15 м. Следовательно, при увеличении толщины стенки нужно в соответствующее количество раз повышать и массу.
На что опираться при расчете массы перекрытий?
Существует всего 2 вида перекрытий — цокольные и межэтажные, но при этом каждое из них делится на 4 подвида, иногда пересекающихся между собой.
Цокольные перекрытия:
Пример расчета бетона на ленточный фундамент.
Железобетонные плиты чаще всего можно увидеть на лентах. Для этого есть 1 серьезная причина — на установку плиты уходит 8-15 минут, это очень быстро. Их высокая масса (400 кг/м²) обусловливается внутренним строением, но при этом качество их исполнения достаточно высокое. Между этажами такие плиты не укладываются в связи с тем, что предусмотрены для экстремальных условий, поэтому их цена достаточно высокая. Устанавливаются исключительно при помощи автокрана.
Монолитные железобетонные перекрытия — это самый тяжелый вариант (500 кг/м²). Изготовить такой монолит можно не менее чем за 1 месяц, если работать в команде. Дороговизна и длительность процесса компенсируются высокой долговечностью, идеальными изоляционными параметрами и при этом очень большой выносливостью ко всем возможным последствиям.
Деревянные перекрытия с легким утеплителем обладают достаточно низкой массой (100-150 кг/м²), но при этом использовать их даже в средних широтах России недопустимо. Из-за небольшой массы утеплителя они не всякий холод переносят с достоинством, поэтому их увидеть можно не часто. Да и естественные процессы гниения дерева делают свое дело.
Схема монтажа фундамента.
Деревянные перекрытия с тяжелым утеплителем (200-300 кг/м²) встречаются повсеместно, т.к. их цена не намного выше легковесных аналогов, но при этом они идеально сохраняют температуры. Процессы гниения их касаются гораздо меньше, из-за чего вырастает долговечность. Своего рода конкурент для железобетонных плит.
Межэтажные перекрытия:
Монолиты в данном случае будут иметь аналогичную массу, т.к. их физические параметры идеально совпадают, а в уменьшении нужды особой нет.
Плиты пустотные значительно легче — 300 кг/м². Они уже не выдержат серьезные перегрузки, но при этом просты в монтаже и достаточно долговечны (минимум 80 лет). Монтаж занимает до 10 минут.
Деревянное перекрытие с легким утеплителем имеет массу 70-100 кг/м², а с тяжелым 150-200 кг/м². Условия монтажа прежние, но в данном случае чаще можно встретить легкие утеплители, т.к. между этажами редко бывает разная температура.
Подборка кровельных материалов
Для домов на ленточных фундаментах можно использовать практически любой вариант кровли, но при этом есть и свои особо часто используемые.
Мелкозаглубленный фундамент подойдет для строительства легкого дома, гаража или бани из дерева.
Битумная черепица среди всех самая легкая — всего 8 кг/м². Попутно этот материал можно назвать самым интересным в цветовом и структурном исполнении. Но при всех положительных сторонах есть и отрицательные: непомерно высокая цена и сжатые сроки эксплуатации. Работа с такой кровлей доставляет удовольствие мастеру, а ее дальнейшая эксплуатация до 30 лет радует хозяев дома. Потом придется заменять. Натуральная кровля весит уже 15 кг/м². Современные способы укладки позволяют воплотить любое дизайнерское решение, но при этом срок службы сократится до 2-3 лет. При использовании традиционных методов можно добиться и вековой службы. К неоспоримым плюсам можно отнести простоту монтажа и то, что материал бесплатно произрастает на местности. Металлические крыши тоже обладают небольшим весом, но уже в 2 раза превышающим натуральные аналоги. Средние массы 30 кг/м² способны удержать даже самые сильные нагрузки, но срок службы в 50-70 лет немного ухудшает приятные впечатления. Еще одним серьезным минусом служит не просто полное отсутствие звукоизоляции, а усиление шумов (если есть хоть небольшие недоработки в монтаже). Неограниченная цветовая гамма и простота монтажа в свою очередь уверенно держат металл уже не одно столетие в лидерах. Шифер приобрел свою популярность во время великой коммунистической стройки, когда шел в дело любой дешевый качественный стройматериал. Срок службы 30-50 лет, а после отработки его можно использовать по любому возможному назначению (вплоть до заборов) или со спокойной душой выбросить. Масса в 50 кг/м² уже существенна, но не настолько, чтобы всерьез обращать на нее внимание. Черепица (120 кг/м²) создает уже достаточно серьезную нагрузку, но при качественном изготовлении срок службы не ограничивается 1 веком. Для монтажа нужна специальная подготовка (иначе на ветру будет стучать), а уход за ней сводится к проверке 1 раз в год на наличие разбитых черепков.Все остальные виды кровли также можно использовать, но делается это гораздо реже. Важно помнить, что при расчетах кровли площадь дома увеличивается на 1 м в длину и 1 м в ширину. На этом же этапе проводится расчет осадков (юг — 50, центральная полоса — 100, север — 150, крайний север — 200 кг/м².)
Базовые необходимые расчеты
Теперь приведем пример расчета ленточного фундамента. Пусть домик на юге 10*15 будет в 1 этаж с кирпичными стенами (кладка в 2 кирпича), цокольное перекрытие изготовлено из монолитного железобетона, а межэтажное просто устлано пустотными плитами. Покрыт дом керамической черепицей. Длина внутренних простенков составляет 13 м.
Итого периметр дома (P) будет равен: P=(10+15)*2=50 м
Площадь (S) равняется: S=10*15=150 м²
Продолжительность (l) всех стен, включая простенки: l=P+13=63 м
Площадь внешних стен Sвнеш=P*2.7=135 м², где 2.7 — стандартная высота стен
Масса внешних стен Mвнеш=Sвнеш*(235*4)= 126900 кг
Площадь простенков Sпрост=13*2.7=35.1 м²
Масса простенков Mпрост=Sпрост*235= 8248.5 кг
Вычислить массу перекрытий можно по формуле M=m1+m2, где m1 и m2 — массы цоколя и межэтажного перекрытия. Вычисляются они по формуле m=S*m0.
Mжб=150*500=75000 кг
Mпуст=150*300=45000 кг
М=75000+45000=120000 кг
В конце вычисляется масса кровли и осадков, давящих на нее.
М=(S+коэф)*(120+50)=11*16*170=29920 кг
Если привести данные в таблице, то получится:
| Вид материала | Длина опоры | Масса стен | Масса перекрытий | Масса кровли | Масса суммарная |
| Кирпич | 63 | 135148.5 | 120000 | 29920 | 285068.5 |
Теперь можно подсчитать фундамент, находящийся на сухой глине (25000кг/м²). С учетом южного расположения закладка (h) проходит на глубину 1 м (почва промерзает на 0,5-0,7 м), ширина (y) его по всей длине 0.6 м, а продолжительность 63 м. 1 м³ фундаментного железобетона имеет массу 2400 кг.
V=l*h*y=37.8 м, вследствие чего Мфунд=37.8*2400=90720 кг
Sсопр=l*y=63*0.6=37.8 м². Выдерживаемая масса будет 37.8*25000=945000 кг
Таким образом, суммарное давление дома с фундаментом составляет 375788.5 кг/м².
В данном случае выносливость ленточного фундамента и грунта, на который он опирается, позволяет возводить строение, т.к. расчетная масса дома почти в 3 раза меньше дозволенной. В случаях, когда ситуация обратная, нужно увеличивать ширину фундамента, а вместе с этим можно расширить площадь основания для лучшего контакта.
Использование ленточного фундамента позволяет избежать расчетов при малоэтажном строительстве на податливых почвах, т.к. даже базовые варианты вполне могут выдержать дома до 4-х этажей. Использование ленточного фундамента в свою очередь дает целый ряд не только прочностных плюсов, но и появляются дополнительные удобства в использовании — погреб и серьезное утепление снизу.
