Деколи здається, що серед нашого слов'янського народу є три речі, які уміє робити майже кожен, – лікувати, керувати країною і будувати. Не ламатимемо цю традицію, а лише спробуємо допомогти «народним майстрам» виконати розрахунок фундаменту і побудувати добротний фундамент своїми руками (Будівництво фундаменту с порадами по силці). Від надійності фундаменту будинку, як відомо, залежить його довговічність.
Як приклад розрахунку фундаменту розглянемо конструкцію стрічкового фундаменту з монолітного бетону на гранітному щебені, план і розріз фундаменту представлено на рис. 1. Розміри стрічкового фундаменту для розрахунку 12х6м. Конструкція фундаменту для кращого опору силам морозного навантаження, пише iBud.ua, вибрана із зовнішньою похилою поверхня. Верхня частина фундаменту має ширину 0,4м; а нижня (підошва) 0,5м. Основні характеристики будинку, для якого проводитиметься розрахунок фундаменту:
- стіни – газоблок, щільність 600кг/м3 и товщина 40см;
- підлога першого поверху насипні по грунті;
- два повні поверхи;
- міжповерхове перекриття – залізобетонні плити;
- дах скатний під кутом 45 градусів, накриття – черепиця по дерев'яних лагах;
- грунт – глина пластична;
- місце будівництва – біля Києва.
Найбільше навантаження на фундамент буде від бокових ділянок зовнішніх стін будинку по 12м (перетин А-А на рис. 1), оскільки на бічні стіни спираються плити перекриття і лаги даху. Проведемо розрахунок загального навантаження на 1м довжини підошви фундаменту в перетині А-А. Навантаження на фундамент буде дорівнює сумі навантажень від
- снігу,
- даху,
- перекриттів,
- стін будинку
- самого матеріалу фундаменту.
Для розрахунку навантаження на фундамент від снігу необхідно нормативне навантаження снігового покриву помножити на навантажувану площу даху, що припадає на 1м фундаменту. Нормативне снігове навантаження для розрахунку береться відповідно до СНіП 2.01.07-85 (див. рис. 2) для України. Площа даху на 1м фундаменту в нашому прикладі розраховується таким чином: загальна площа даху ділитися на загальну довжину фундаменту, при цьому враховуватися будуть лише бокові частини фундаменту (12+12=24м). Торцеві частини фундаменту (6+6=12м) в розрахунку не враховуються, оскільки балки покрівлі спираються лише на довгі бокові стіни. Результат розрахунку снігового навантаження:
- загальна площа покрівлі дорівнює добутку подвоєної довжини скатів на довжину карниза покрівлі. Довжина одного ската визначається таким чином: Дск=6/2=3/cos45=4,29м. Загальна площа покрівлі: Sпокр=2*4,29=8,58*12≈103м2;
- навантажувана площа покрівлі на 1м фундаменту рівна: 103/ (12+12)=4,3м2;
- питоме снігове навантаження для Києва (зона II) з таблиці буде 70кгс/м2 (див. табл.1 і рис. 2);
- снігове навантаження на фундамент: 4,3х70=301кгс.
Снігові райони СРСР (приймаються по карті 1 обов'язкового застосування 5) | I | II | III | IV | V | VI |
Ω, кПа(кгс/см2) | 0,5 (50) | 0,7 (70) | 1,0 (100) | 1,5 (150) | 2,0 (200) | 2,5 (250) |
Навантаження від даху визначаємо по навантаженню від 1м2 горизонтальної проекції даху. Для наших розрахунків це 3м черепичної двоскатної крівлі під кутом 45 градусів. Згідно таблиці. 2 (для черепиці 80кгс/м2) навантаження від покрівлі на фундамент буде дорівнювати: 3*80=240кгс.
Тип покрівлі | Па | кгс/м2 |
Металочерепиця або ондулін при схилі до 27° | 300 | 30 |
Рубероїд в 2 шари при схилі 10° | 400 | 40 |
Шифер азбестоцементний при схилі 30° | 500 | 50 |
Черепиця керамічна або цементно-піщана при схилі 45° | 800 | 80 |
Навантаження від перекриттів на фундамент визначаємо, використовуючи дані табл.3. При цьому навантажувана площа як і для покрівлі доводитиметься лише на бокові стрічки фундаменту, оскільки перекриття спираються лише на бічні стіни. У нашому випадку навантажувана площа на 1м фундаменту дорівнюватиме 3м2 (12*6=72/24=3м2), а навантаження від дерев'яного горищного (щільністю 300кг/м3) і залізобетонного міжповерхового перекриття (щільністю 500кг/м3) буде рівне відповідно: 3*300=900кгс і 3*500=1500кгс. Загальне навантаження від перекриттів на фундамент: 900+1500=2400кгс.
Тип перекриття | кПа | кгс/м2 |
Дерев'яне по дерев'яних балках щільність 200 кг/м3 | 1 | 100 |
Дерев'яне по дерев'яних балках щільність 300 кг/м3 | 1.5 | 150 |
Дерев'яне по сталевих балках щільність 300 кг/м3 | 2 | 200 |
Залізобетонне, плити серії ПК | 5 | 500 |
Тепер зробимо розрахунок навантаження на 1м фундаменту від зовнішніх стін. Вона дорівнюватиме добутку навантаження від 1м2 стіни по таблиці. 4 на висоту стін і товщину стіни над фундаментом. У нашому прикладі висоту стіни з газобетону Д600 візьме 6м, товщину стіни – 0,4м. Тоді навантаження від стіни на фундамент буде рівне: 6*0,4*600=1440кгс.
Матеріал стіни | кПа | кгс/м3 |
Каркасні стіни на дереві або тонкостінному профілі, з обшивкою листовим матеріалом і легким ефективним утеплювачем | 3 | 300 |
Зроблені з дерев’яних колод | 6 | 600 |
З газобетону або паротерма Д600 | 6 | 600 |
З шлакоблоку Д1200 | 12 | 1200 |
З черепашника Д1500 | 15 | 1500 |
З порожнистої цегли | 14 | 1400 |
З суцільної цегли із суцільною кладкою | 18 | 1800 |
Розрахуємо навантаження від фундаменту, яке дорівнює об'єму 1м довжини фундаменту помноженого на щільність матеріалу, з якого він зроблений. Щільність матеріалу фундаменту можна взяти з табл.5. У нашому випадку при глибині закладання фундаменту 1м (для Києва, якщо вологий грунт) об'єм приблизно складе 0,45м3, а навантаження буде рівне: 0,45*2300=1035кгс.
Матеріал | Щільність кг/м3 |
Бутовий камінь, суцільна цегла | 1600 |
Дрібнозернистий бетон (без щебеня) | 1800 |
Бетон на доломітовому щебені | 2200 |
Бетон на гранітному щебені | 2300 |
Залізобетон | 2500 |
Підрахуємо загальне навантаження на 1м довгий підошви стрічкового фундаменту в перетині А-А (рис. 1). Загальне навантаження складе: (сніг + даху + перекриття + побутові навантаження + стіни будинку + фундамент) 301+240+2400+1440+1035=5415кгс або приблизно 5,5кН/м (5415кгс~5,5тс). Таке навантаження буде сповна допустиме, оскільки при опорній площі фундаменту, що рівна 5000см2 (50см*100см), тиск на грунт складе всього 1,1кгс/см2 (5415/5000). Розрахункове зіставлення несучої здатності грунту 1,5кгс/см2 для пластичної глини. Для інших типів грунтів розрахункові опори можна взяти з табл.6.
Грунт | кгс/см2 |
Щебінь, гравій | 5 |
Піски великі, гравелисті | 4 |
Піски середньої великої | 3 |
Піски дрібні щільні | 2 |
Піски дрібні середній щільності | 1,5 |
Піщані грунти тверді і пластичні | 2,5 |
Суглинки тверді і пластичні | 1,5 |
Глини тверді | 4 |
Глини пластичні | 1,5 |
Проведемо розрахунок несучої здатності стовпчастого фундаменту з монолітного залізобетону (периметр стін і конструкція всього будинку залишаються такими ж). Розглянемо приклад розрахунку для такого стовпчастого фундаменту:
- перетин стовпа у верхній частині 40х40см;
- перетин підошви стовпа 80х80см;
- відстань між стовпами 2м (тобто 1 стовп на 2м довжини стіни).
План стовпчастого фундаменту зображено на рис.3.
Підрахуємо загальне навантаження, яке діє на грунт від підошви стовпчастого фундаменту в перетині А-А (рис.3). Вона дорівнюватиме вже підрахованому навантаженню, що діє на 1м довжини стрічкового фундаменту (без врахування ваги фундаменту): 5415–1035=4380кгс. Далі необхідно помножити навантаження на відстань між стовпами: 4380*2=8760 і додати вагу одного стовпа. Об'єм стовпчастого фундаменту приведеної конструкції приблизно 0,25м3. Таким чином, вага фундаменту відповідно до густини для залізобетону по табл.4 рівна: 0,25*2500=625кгс. Результат розрахунку навантаження фундаменту на грунт: 8760+625=9385кгс на один стовп. При цьому опорна поверхня одного стовпа 80х80=6400см2. Якщо врахувати несучу здатність грунту для даного приклад 1,5гкс/см2, то граничні навантаження фундаменту на грунт будуть: 6400*1,5= 9600кгс, що менше розрахункових навантажень (9385кгс). Такий стовпчастий фундамент буде надійний для приведеного в прикладі будинку. Варто відзначити, що у загальному випадку для стовпчастого фундаменту:
- витрата бетону будуть приблизно в 3-4 рази менше;
- обсяг земляних робіт приблизно в два рази менший.
От і все, що стосується простого розрахунку фундаменту. Сподіваємося, що наведений приклад розрахунку фундаменту допоможе Вам підібратися оптимальну конструкцію фундаменту, при якій він буде не лише надійним, але і економічним.