У підставі будь-якого будинку лежить фундамент. Для будівництва житлових будинків в приватному секторі в більшості випадків використовують стрічкову технологію закладки фундаменту. Однак в кожному конкретному випадку слід проводити індивідуальні розрахунки підстави, що враховують масу чинників, починаючи від характеристик грунту, закінчуючи вагою будівлі, що зводиться і кліматичними умовами регіону. І особливої \u200b\u200bуваги потребує нижня частина підстави, що контактує з грунтом - підошва. У цій статті ми поговоримо про розрахунок підошви стрічкового фундаменту.

Навіщо потрібен розрахунок підошви

Фундамент одного будинку здатний спиратися на грунт з різною несучою здатністю. Ця здатність є силою, з якою вага будівлі тисне на грунт і має на увазі не тільки саму масу, але і період часу, який проходить, перш ніж грунт починає деформуватися під тиском. У традиційному розумінні підошва стрічкового фундаменту виглядає як залізобетонна платформа, основне завдання якої полягає в рівномірному розподілі навантаження, що надходить в грунт від будівлі. Несучу здатність грунту позначають буквою R і вимірюють в тоннах на 1 м³.

Ширина підошви стрічкового фундаменту, як правило, мінімум в два рази більше ширини самого фундаменту, що пояснюється самим призначенням конструкції. Закладати підошву необхідно по більшості будівельних місцевих норм і вимог по установці фундаментів на нестійких грунтах (мулисті, пухкі, піщані).

Розрахунок підошви необхідний для того, щоб її ширини і товщини дренажного шару під нею було досить для витримування навантаження від будинку. В результаті питома маса будівлі повинна бути менше розрахункового опору грунту.

Перш ніж приступати до проектування і розрахунків, необхідно зібрати масу даних щодо геології, геодезії та гідрогеології ділянки. Обчислення безпосередньо залежать від рівня залягання грунтових вод, хімії та фізики грунту, характеристик ландшафту. Також вагому роль відіграє екологічна обстановка і ступінь забудови території. Так, якщо поблизу є будинки, можна скористатися досвідом ранніх забудовників і заощадити час.

Отже, розміри підошви стрічкового фундаменту визначають або за ступенем усадки грунту, або по його несучої здатності. Останній спосіб популярний більше, оскільки не вимагає професійних знань і навичок.

Як самому визначити тип ґрунту

Щоб розрахувати підошву фундаменту, потрібно відштовхуватися від навантажень, яким буде піддаватися цей самий фундамент. Разом з цим підошва буде рівномірно розподіляти ці навантаження по всій своїй площі, зводячи до можливого мінімуму негативний вплив на грунт. Отже, щоб правильно виконати розрахунки, потрібно знати характеристики ґрунту. Оскільки послуги геологів коштують досить дорого, і вдаватися до них при будівництві невеликих приватних будинків не завжди доцільно, пропонуємо навчитися самостійно визначати властивості грунту на своїй ділянці.

Для початку потрібно викопати колодязь глибиною 2,5 м і шириною приблизно 80х80 см. Заглиблюючись на кожні 50 см, беріть пробу грунту і обов'язково ставте маркування на банку, куди зсипали зразок.

Коли взято 5 проб і досягнута глибина 2,5 м, можна приступати до тестів, які визначають тип підстави:

1. Зразок грунту рясно змочіть холодною водою, скачайте долонями палять 12-15 мм в діаметрі довжиною 10-15 см і загніть його в кільце. Якщо при цьому палять буде розсипатися на дрібні шматочки, значить можна стверджувати, що на цій глибині (дивіться маркування на банку) знаходяться переважно супеси. Якщо джгут розсиплеться на кілька великих фрагментів, значить на позначеної глибині знаходяться суглинки. І якщо у вас вийде зігнути джгут в кільце і не пошкодити його, значить вам доведеться будувати будинок на глинистому підставі.
2. Друге тестування дозволяє визначити пористість грунту. Виріжте з землі куб зі стороною 10 см і зважте його. Маса земляного куба позначає об'ємну масу грунту в природному стані. Ущільните куб, стиснувши його пальцями наскільки це можливо, і знову зважте, щоб визначити вагу землі без повітряних пір. Співвідношення обсягу проб грунту до маси позначає об'ємна вага в нормальному і щільному вигляді. Коефіцієнт пористості виходить з відносини об'ємної маси двох кубів ( «до» і «після»). Дивлячись на цей коефіцієнт, можна визначити передбачуваний тип підстави. Якщо коли ви вирізали кубик або стискали його, він розпався на шматочки, то обсяг грунту з повітряними порами зрозумілий за габаритами куба, а обсяг без пір можна обчислити за допомогою мірного стаканчика або іншої ємності.
3. Ще один тест - на плинність грунту. Його можна визначити так: якщо лопату важко загнати в грунт, значить плинність нульова. Якщо ж вона відразу увійшла, але земля до неї сильно пристає, отже плинність дорівнює одному.

Дані тести допомагають визначити можливі характеристики грунтового підстави. Щоб застрахувати себе від фатальних помилок, опір грунту можна трохи завищити по відношенню до отриманого значення для вашої ділянки. У тому випадку, якщо результати не дали будь-яких чітких відповідей, або земля виявилася занадто пучинистом, значить краще скористатися послугами професійних геодезистів.

Виконуємо розрахунок

Розрахунок підошви фундаменту відбувається в кілька основних етапів. Спершу треба знайти вага майбутньої споруди, включаючи масу стін, даху, підлоги і т.д. Сюди ж входить снігове і корисне навантаження, питомий тиск. Розглянемо цей процес у всіх подробицях.

розрахунок ваги

Щоб з'ясувати максимально точну вагу, потрібно з'ясувати масу всіх елементів майбутньої будівлі. Будь-який будинок складається з фундаменту, цокольного поверху, перекриттів підлоги і стелі, стін, включаючи внутрішні перегородки, вікон, дверей, покрівлі (кроквяна система, пиріг) і т.д. Зрозуміло, що для розрахунку маси кожного елемента необхідно представляти, яких він буде розмірів і з яких матеріалів буде складатися. Стіни, наприклад, включають не тільки цегла, дерево або бетон, але також теплоізоляційний шар, внутрішню і зовнішню обробку. Саме тому так важливо робити докладні ескізи і плани.

Якщо один з елементів будівлі має прямокутну форму, його обсяг можна вирахувати дуже просто, перемноживши довжину на висоту і ширину. З більш химерними формами справа йде не так легко, але теж цілком зрозуміло - їх потрібно «розібрати» на більш прості форми (трикутники і прямокутники), дізнатися обсяг кожної частини, після чого підсумувати результати.

Питома маса кожного елемента визначається матеріалом, з якого він зроблений. Показники традиційних будматеріалів вказані в СНиП II-3-79, але звертаючись до будь-якого СНиП, слід брати до уваги, що ці нормативи були прописані досить давно. З тих пір будівельна галузь зробила кілька великих кроків вперед, тому дані посібників можуть служити лише додатковими джерелами інформації. Сьогодні на ринку є багато сучасних матеріалів, які при високій міцності мають невелику питому вагу. Вони не вказані в СНиП, тому всю інформацію слід дізнаватися у виробника.

Якщо ви будете будувати будинок з елементів стандартної форми, наприклад, піноблоків, брусів і т.д., слід звернутися до нормативних документів, де вказана вага кожного елемента. Знаючи кількість блоків або брусів і масу кожного з них, можна легко вирахувати вагу будинку.

Оскільки при розрахунках також слід враховувати вагу фундаменту, слід знати його початкові параметри. Надалі вони можуть бути скоректовані відповідно до результатів розрахунків. При цьому слід встановити приблизні розміри і вибрати матеріал для виготовлення майбутнього підстави. Вибір матеріалу залежить від характеристик грунту, глибини залягання вод, глибини точки промерзання.

Обсяг і масу фундаменту можна вирахувати за аналогією з об'ємом і масою інших елементів будівлі. При цьому слід пам'ятати, що визначальним моментом розрахунку є ширина підошви, адже від неї залежить ступінь впливу коробки будинку на грунт.

розрахунок навантаження

Тиск на грунт щороку посилюється сніговим навантаженням, яка особливо відчутна в північних регіонах, де щозими випадає багато снігу. Щоб визначити снігове навантаження, необхідно помножити площу покрівлі на характеристики маси снігового покриву (ці параметри прописані в СНиП 2.01.07-85).

Корисно знати: При обчисленні снігового навантаження треба брати до уваги кут нахилу покрівлі. Так, якщо дах буде плоска, сніг на ній буде затримуватися і накопичуватися, даючи велике навантаження. Якщо ж кут нахилу буде великим, сніг не зможе затримуватися на поверхні, відповідно і снігове навантаження буде мінімальною.

Спершу вираховують снігове навантаження, а потім вносять поправочний коефіцієнт в залежності від кута нахилу покрівлі і числа скатів. Якщо кут нахилу менше 25 °, поправочний коефіцієнт буде дорівнювати одиниці, якщо ж кут більше 60 °, коефіцієнт буде нульовим. У діапазоні від 25 ° до 60 ° він буде екстраполюватися між 1 і 0.

Існує також корисне навантаження, що включає масу меблів, всіх предметів побуту і самих мешканців. Вирахувати таку величину точно просто нереально, тому було передбачено усереднене значення в 180 кг / м².

Коли ви знайшли вага всіх складових майбутньої будівлі, можна визначити загальну вагу будинку і навантаження на фундамент. В процесі розподілу цієї маси на площу підошви вийде питомий тиск на грунт (розраховується в т / м²).

розрахунок розміру

Запорука якості та довговічності будь-якого фундаменту - стан, при якому питомий тиск будинку було нижче розрахункового опору грунту. Ми вже говорили, що розрахунковий опір - це величина, при якій грунт не деформується під навантаженням. Відповідні значення для всіх регіонів Росії можна знайти в ДБН В.2.1-10-2009 "Основи та фундаменти споруд". Оскільки ви вже провели тести і знаєте характеристики грунту, можна визначити розрахунковий опір по нормативам.

Опір для різних грунтів:

• крупнозернистий пісок - 60-50 т / м²;
• середньозернистий пісок - 50-40 т / м²;
• супеси - 30-20 т / м²;
• суглинки - 30-10 т / м²;
• глина - 60-10 т / м²;
• щебінка - 60-40 т / м²;
• гравій - 50-35 т / м².

Якщо у вашому випадку розрахунки показують, що опір більше навантаження будинку, значить все правильно. Рекомендується поставити якийсь запас міцності підстави. Для цього потрібно зробити так, щоб опір був більше навантаження на 15-20%. Якщо підсумки показали, що воно менше або дорівнює навантаженні, значить підошву треба розширити, після чого заново все прорахувати. І навпаки - якщо опір більше навантаження, підошву треба зменшити. Це дозволить заощадити на будматеріалах і трудовитратах. Перераховуючи всі по новому, пам'ятайте, що через скорочення розмірів підошви, знизиться її обсяг і вага.

посилення підошви

В процесі експлуатації будинку часто потрібне посилення його фундаменту. Це може статися через зростання навантажень, пошкоджень або недостатньої несучої здатності грунту. Згодом характеристики грунту можуть змінюватися, відповідно змінюється і їх несуча здатність. Однією з найбільш ефективних заходів щодо посилення є розширення підошви стрічкового фундаменту, тобто збільшення її розмірів. В результаті частина навантаження з наявного фундаменту буде передаватися елементів посилення - залізобетонних плитах, монолітно пов'язаних з існуючим фундаментом за допомогою арматурного каркаса.

Щоб наростити підошву фундаменту, спочатку в його тілі проробляють отвори в шаховому порядку, куди встановлюють металеві труби. До цих трубах зварюванням прикріплюють арматурний каркас, ставлять опалубку і заливають бетон. Армування підошви стрічкового фундаменту повинно проводитися в будь-якому випадку незалежно від навантажень і ступеня опірності грунту.

Розрахувати підошву і інші параметри стрічкового фундаменту абсолютно необхідно, однак робота ця вимагає великих знань будівництва, включаючи різні сфери. Тому якщо ви не впевнені в своїх силах, можна самостійно виконати підготовчі роботи (визначити тип ґрунту і снігове навантаження, наприклад), а решта доручити фахівцям.