Как рассчитывают фундамент для дома?

Любой дом следует строить в строгом соответствии с проектом. Точный расчет фундамента –важнейшая часть этапа планирования. Если допустить какую-либо ошибку, то исправить ее можно будет далеко не всегда, да и расходы на дополнительные работы в любом случае будут достаточно высокими.

О роли фундамента в строительстве

Фундамент является основанием любого здания. От степени его качества напрямую зависит эксплуатационный срок постройки. Любое строительство выполняют в соответствии с утвержденной проектной документацией, которая включает в себя и расчет фундамента. Если проектирование выполнено правильно, то здание будет надежно защищено от подтопления, растрескивания и других разрушительных явлений. Надежный фундамент должен равномерно распределять нагрузку на грунт и выдерживать вес строения.

Расчет фундамента состоит из:

• Расчета нагрузки с учетом типа грунт;
• Расчета необходимого количества строительных материалов;
• Расчета цены фундамента, состоящей из стоимости материалов.

В современном строительстве существует четыре основных типа фундамента: свайный, ленточный, плитный и столбчатый. На некоторых типах грунта считается рациональным применение смешанного свайно-ленточного варианта, однако это очень сложно. Чаще рабочие изменяют почву таким образом, чтобы ее структура подошла под один из четырех основных видов. С этой целью может производиться осушение болотистой почвы, или же верхний слой грунта совсем вынимается, и происходит засыпание шлаком, который в ходе утрамбовки превращается в бетон.

Выбор основания зависит от веса строящегося дома. Чем тяжелее постройка, тем массивнее должен быть ее фундамент. Например, дома из бруса возводят на столбчатом или ленточном фундаменте.

Глубина залегания фундамента определяется в зависимости от:

• Глубины промерзания грунта;
• Глубины залегания грунтовых вод.

Средняя глубина залегания зависит от типа грунта. Она составляет:

• Для песка и гравия – 1м.;
• Для супесей -1,25м;
• Для глины и суглинков -1,5 м.

Максимальное залегание основания дома по действующим государственным стандартам составляет:

• Для сухих почв – 0,7м.;
• Для влажных почв -1,2м.

Если план дома предусматривает наличие подвальных помещений, то подошва фундамента должна быть минимум на 40 сантиметров ниже уровня пола.

У любого типа фундамента есть определенные преимущества и недостатки. Столбчатый вариант возводится быстрее остальных, ленточный -  очень прочен благодаря жесткому соединению между собой всех элементов конструкции. Монолитный фундамент стоит дороже всего, поэтому его используют преимущественно в тех случаях, когда необходимо выполнить строительство на подвижном грунте.

О влияющих на фундамент нагрузках

На основание любой постройки всегда воздействуют вес самого строения и давление, которое оказывает грунт.  Вес постройки помогают рассчитать специальные таблицы, в которых указан примерный вес различных материалов. Вес дома на 1 см2/кг должен превышать нагрузку, которую выдерживает преобладающий на участке строительства тип грунта. Например, такая нагрузка равняется:

• Для крупного песчаника и гравия— 3,5-4,5 кг/см2;
• Для мелкого песчаника — 2-3 кг/см2;
• Для глинистой твердой почвы  — 3-6 кг/см2;
• Для щебенки — 5-6 кг/ см2.

При выполнении расчетов нужно помнить и о весе самого строения. В любом случае каждый расчет должен производиться индивидуально.

Нагрузка подразделяется на постоянную (вес стен, перекрытий, крыши, гидроизоляции и т.д.) и временную (вес снежного покрова, ветровая нагрузка и т.д.). Специалисты рассчитывают общую нагрузку (вес дома, фундамента, системы утепления) и нагрузку в момент эксплуатации (с учетом веса мебели, проживающих в здании людей и т.д.).

После строительства происходит естественная утрамбовка почвы, что ведет к проседанию фундамента. Специалисты называют такое явление осадкой. Если она будет происходить неравномерно, то фундамент покроется трещинами и развалится. Для предотвращения такой ситуации следует вычислить точную площадь фундамента и произвести расчет нагрузки на него.

Как считают нагрузку на фундамент?

Сначала определяются размеры дома. Высчитывается площадь фундамента под здание. Это необходимо для того, чтобы правильно определить нагрузку. Она зависит от того, из какого материала возводится постройка. В нормативных документах указан следующий вес фундамента в зависимости от материалов:

• Кирпич и бетон — 1880-2200 кг/м3;
• Камень бытовой — 1600-1800 кг/м3.

Вес стен деревянного дома

• Каркасно-панельный — 30-50 кг/м2;
• Брусовый, оцилиндрованное и рубленное бревно — 70-100 кг/м2.

 Для определения нагрузки важно знать вес перекрытий:

• Цокольные перекрытия — 100-300 кг/м2;
• Чердачные перекрытия — 150-300 кг/м2;
• Железобетонные перекрытия — 500 кг/м2.

Удельный вес кровли:

• Листовая сталь — 20-20 кг/м2;
•  Рубероид — 30-50 кг/м2;
•  Шифер — 40-50 кг/м2;
•  Керамическая черепица — 60-80 кг/м2.

С помощью этих данных рассчитывается вес дома. Рассмотрим реальный пример.

Дом имеет размеры 8 на 5 и одну внутреннюю стену. Высота здания составляет 3 метра. Длина стен постройки равна 5+8+5, то есть 18 метров. Площадь дома равна помноженной на высоту длине, то есть 54 квадратных метра.

Площадь цокольных перекрытий равна длине дома, умноженной на его ширину, то есть 5*8=40 квадратных метров.  Аналогичную площадь имеют чердачные перекрытия. Для вычисления площади кровельных перекрытий необходимо знать точные размеры листа. Допустим, используется лист с размерами 6 на 2. Его площадь равна 12м². Потребуется 8 таких листов, то есть общая площадь кровельных перекрытий будет составлять 12*8=96м².

Как рассчитывают площадь и вес фундамента?

Снова рассмотрим конкретный пример. Допустим, имеется ленточный фундамент с подошвой в 1,5м. Для вычисления его высоты нужно прибавить к этой величине еще 50см, то есть она получится равной 2м. Его длина будет равна (5+8)*2=26 м. Внутренняя перегородка имеет длину 5 м. 26+5=31 м.

Объем фундамента рассчитывается, как произведение длины, ширины и высоты. Предположим, что ширина равна 50см. Получается 0,5*31*2=31 м².  Теперь, по вышеуказанным данным, рассчитаем вес фундамента: железобетон весит 2400 кг/м3, 31*2400=74 400 т. Опорная площадь фундамента будет 31000*50 =15 500 см2.

Для определения общего веса конструкции нужно суммировать вес фундамента с весом дома и поделить результат на опорную площадь.

Расчет кубатуры для различных типов фундамента

Важно точно рассчитать кубатуру фундамента, чтобы не приобрести лишних материалов. При этом следует учесть степень сложности конструкции и выбранный тип фундамента. Проще всего выполнить расчет для ленточных оснований. Необходимо перемножить длину, ширину и высоту постройки, округлить результат до целого числа и прибавить 10% запаса. Если продолжать предыдущий пример, то 0,5х45х1,5 = 33,75 м³. После прибавления десятипроцентного запаса получится 37м³.

Форма столбчатого фундамента может быть различной, поэтому и кубатура рассчитывается по-разному. Например, если используются круглые столбы, то необходимо знать высоту столба, диаметр и поперечное сечение. Площадь высчитывается умножением числа Пи на радиус х 2. Поперечное сечение для столба с радиусом 15 см: 3, 14х0,075м = 0,2355 м. Зная радиус и высоту можно высчитать объем: 0,2355х1,5 =0, 353 м3. Это число следует умножить на используемое количество столбов.

Если речь идет о монолитной плите, то для определения кубатуры фундамента потребуется знать ее толщину и площадь. Допустим, что дом будет иметь все те же размеры 5 на 8. Его площадь равна 5*8=40м². Рекомендуемая толщина монолита – 10-15см. При толщине в 10 см. кубатура будет равна 40*10=400м³.

По периметру монолитного фундамента устанавливаются ребра жесткости. Для вычисления их площади требуется перемножить их длину и ширину. В доме с размерами 5 на 8 ребра жесткости монтируются с шагом в 2,5м. По ширине их будет всего 3, а по длине - 4. Общая длина составляет 5*3+8*4=47м.

Далее рассчитывается непосредственно кубатура. Ширина ребра равна толщине плиты, то есть 10 см. Площадь одного ребра – 0,1*0,1=0,01м². Ее следует умножить на длину. Получается, что кубатура равна 0,01*47=0,47м³.

Расчет арматуры для различных типов фундамента

При монтаже фундаментов часто используют арматуру, чтобы сделать возводимую конструкцию в достаточной мере жесткой и прочной. Ее необходимое количество зависит от типа фундамента, характеристик грунта и тяжести нагрузок. Чем жестче почва, тем меньше будет диаметр используемой арматуры.

Для ленточных фундаментов используют арматуру диаметром в 10-12мм., ведь сама конструкция без проблем выдерживает высокие нагрузки. Укладка происходит в два прута. Степень заглубленности основания значения не имеет.  Арматуру нужно укладывать на 10-15см. от верхней точки заливки.

Для дома размерами 5х8 длина ленточного основания равняется 45 м. При армировании 4 прута расход будет: 45х4=180 м. Добавляем поперечны при высоте фундамента 150 см и ширине 50 см с шагом в 40 см: (8/0,4)х0,5=10 м. Добавляем их к длине: 180+10=190 м. Вязальной проволоки понадобится на одно соединение 30 см. Длина 45 м и шаг 40 см: 45/0,4- 112,5. Эту цифру умножаем на размер одного соединения: 112,5х 0,3= 33,7 м.

Столбчатые основания армируются толстой арматурой, диаметр которой составляет от 40мм. В каркасе одного столба в среднем находится 4 прута. Для вычисления кубатуры нужно знать общее количество столбов. Для конструкции выстой в 1,5 м диаметром 15 см нужно 4 прута, с шагом 7,5 см и связующими в 3-х точках. Толстой арматуры нужно: 1,5х4=6м. Для связки тонкой: 30 см (для одного узла)х3=90 см. Эту цифру нужно умножить на количество столбов.

Если речь идет о монолитном основании, то толщина арматуры зависит от особенностей почвы. Для устойчивых грунтов достаточно 10 миллиметровой арматуры. При установке тяжелых конструкций на неустойчивых грунтах в данном случае используется 14миллиметровая арматура. Связки крепят с шагом в 20-30 см.

Как считается стоимость фундамента

Общая стоимость фундамента состоит из:

• Стоимости всех используемых материалов;
• Стоимости работ (включая земельные работы, если они проводятся);
• Стоимости специализированной техники, если она используется.

Многие заказчики стремятся сэкономить и выполнить часть работ самостоятельно, но рекомендуется все же обратиться к специалистам. Это позволит исключить риск технологических нарушений и получить в итоге действительно прочный и надежный фундамент.