У основі будь-якого будинку лежить фундамент. Для будівництва житлових будинків у приватному секторі в більшості випадків використовують стрічкову технологію закладання фундаменту. Проте в кожному конкретному випадку слід проводити індивідуальні розрахунки підстави, що враховують безліч факторів, починаючи від характеристик грунту, закінчуючи вагою споруджуваного будівлі та кліматичними умовами регіону. І особливої уваги потребує нижня частина основи, що контактує з грунтом – підошва. У цій статті ми поговоримо про розрахунок підошви стрічкового фундаменту.
Зміст
- Навіщо потрібен розрахунок підошви
- Як самому визначити тип грунту
- Виробляємо розрахунок
- Розрахунок ваги
- Розрахунок навантаження
- Розрахунок розміру
- Посилення підошви
Навіщо потрібен розрахунок підошви
Фундамент одного будинку здатний спиратися на грунт з різною несучою здатністю. Ця здатність являє собою силу, 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 сенсі підошва стрічкового фундаменту виглядає як залізобетонна платформа, основне завдання якої полягає в рівномірному розподілі навантаження, що надходить в грунт від будівлі. Несучу здатність ґрунту позначають буквою R і вимірюють у 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 місцевих будівельних 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 достатньо для витримування навантаження від будинку. В результаті питома маса будівлі повинна бути менше розрахункового опору грунту.
Перш ніж приступати до проектування і розрахунками, 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 вдома, можна скористатися досвідом ранніх забудовників і заощадити час.
Отже, розміри підошви стрічкового фундаменту визначають або по ступеню усадки грунту, або за його несучої здатності. Останній спосіб популярний більше, оскільки не вимагає професійних знань і навичок.
Як самому визначити тип грунту
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 вірно 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 ґрунту на своїй ділянці.
Для початку потрібно викопати колодязь глибиною 2,5 м і шириною приблизно 80х80 див. Заглиблюючись на кожні 50 см, беріть пробу ґрунту 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 заснування:
Дані тести допомагають визначити можливі характеристики грунтового підстави. Щоб застрахувати себе від фатальних помилок, опір ґрунту можна трохи завищити по відношенню до отриманого значення для вашої ділянки. У тому випадку, якщо результати не дали яких-небудь чітких відповідей, або земля виявилася занадто пучинистой, то краще скористатися послугами професійних геодезистів.
Виробляємо розрахунок
Розрахунок підошви фундаменту відбувається в декілька основних етапів. Спершу треба знайти вага майбутньої споруди, включаючи масу стін, даху, покриттів 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, перекриття підлоги й 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, а також теплоізоляційний шар, внутрішню і зовнішню обробку. Саме тому так важливо робити докладні ескізи та 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 зазначені в СНиП ІІ-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 керівництв можуть служити лише додатковими джерелами інформації. Сьогодні на ринку присутня багато сучасних матеріалів, які при високій міцності володіють невеликою питомою вагою. Вони не зазначені 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 вказано вагу 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. В подальшому вони можуть бути скореговані у відповідності з результатами 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.
Об’єм 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 кожну зиму 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 та 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 ґрунт (розраховується 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 Ст. 2.1-10-2009 “Основи та фундаменти споруд”. Оскільки ви вже провели тести і знаєте характеристики ґрунту, можна визначити розрахунковий опір за нормативами.
Опір для різних ґрунтів:
- грубозернистий пісок – 60-50 т/м2;
- середньозернистий пісок – 50-40 т/м2;
- супіски – 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 вдома, значить все правильно. Рекомендується задати якийсь запас міцності підстави. Для цього потрібно зробити так, щоб опір було 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 трудовитрати. Перераховуючи все по новому, пам’ятайте, що через скорочення розмірів підошви, знизиться її обсяг і вага.
Посилення підошви
У процесі експлуатації будинку часто потрібно посилення його фундаменту. Це може статися із-за зростання навантажень, пошкоджень або недостатньої несучої здатності грунту. З часом характеристики грунту можуть змінюватися відповідно змінюється і їх несуча здатність. Однією з найбільш ефективних заходів по посиленню є розширення підошви стрічкового фундаменту, тобто збільшення її розмірів. В результаті частина навантаження з наявного фундаменту буде передаватися елементів підсилення – залізобетонним плитам, монолітно пов’язаним з існуючим фундаментом допомогою арматурного каркаса.
Щоб наростити підошву фундаменту, спочатку в його тілі проробляють отвори в шаховому порядку, куди встановлюють металеві труби. До цих труб зварюванням прикріплюють арматурний каркас, ставлять опалубку і заливають бетон. Армування підошви стрічкового фундаменту має проводитися в будь-якому випадку незалежно від навантажень і ступеня опірності грунту.
Розрахувати підошву і інші параметри стрічкового фундаменту абсолютно необхідно, проте робота ця вимагає великих знань будівництва, включаючи різні сфери. Тому якщо ви не впевнені у своїх силах, можна самостійно виконати підготовчі роботи (визначити тип грунту і снігове навантаження, наприклад), а решта доручити фахівцям.
