Как определить несущую способность грунта под фундамент

От чего зависит несущая способность грунта

Плотность почвы наряду с грузонесущей способностью определяет деформационную устойчивость грунта. Низкоплотные породы почвы имеют пористую структуру, в которой свободное пространство между фракциями заполнено воздухом либо водой. Если нагрузки на низкоплотный грунт превысят допустимую норму, произойдет уплотнение грунта — усадка, которая чревата разрушением и деформацией находящихся в почве фундаментов.

От плотности почвы зависит степень сжимаемости грунта. На любом участке поверхностный пласт почвы, в большинстве случаев, представлен низкоплотными породами (за исключение регионов с крупнообломочным и скалистым рельефом), а на глубине 5-6 метров располагаются пласты высокоплотного, несжимаемого грунта, способного выдерживать тяжелые габаритные здание.

Именно поэтому на участках с проблемными грунтовыми условиями рекомендуется использовать свайные фундаменты, которые переносят исходящую от дома нагрузку на глубинный, несжимаемый пласт грунта, обладающий

Несущая способность грунта

Сопротивление грунта – это максимальная нагрузка, которую способен выдержать грунт. Это значение необходимо знать при проектировании дома и выборе фундамента.

Расчеты допустимой несущей способности различных грунтов описаны в СНиП 2.02.01-83.

На сопротивление влияют такие показатели, как плотность и влажность. Чем земля плотнее, тем меньше в ней воздуха и выше несущая способность.

Высокая влажность наоборот, снижает несущие показатели грунта. Это не касается непучинистых почв с вкраплениями крупного песка и щебня – повышенная влажность незначительно понижает сопротивление.

Особенности технологии возведения фундамента в зависимости от вида грунта

С помощью правильно подобранного типа фундамента и соблюдении технологий возведения основы можно создать прочную опору для постройки на любых видах песчаных почв.

Пылеватый и мелкозернистый

Для строительства дома на пылеватом и мелком песке из-за крайней неустойчивости пластов необходимо создать максимально прочную основу. В таких случаях допустимо возведение плиточного фундамента. Для этого снимают плодородный слой земли и отливают бетонную плиту, масштабы которой чуть больше площади планируемого здания. Конструкция не разрушается под воздействием сезонных изменений в почве, так как такой тип основания способен перемещаться вместе с грунтом, поэтому его называют плавающим фундаментом.

Другой более распространенный способ создания прочного основания под постройку на пылеватой и мелкой песчаной почве – применение монолитного ленточного фундамента мелкозаглубленного типа. Рекомендуется делать его трапециевидной формы с расширяющимися книзу линиями. Это способствует значительному уменьшению влияния морозного пучения на основание дома.

Перед заливкой фундаментной ленты траншею оборудуют гидроизоляционным слоем. При закладке конструкции подошвы под строение на мелком песке и пылеватых грунтах особенно важны дренажные работы. В качестве эффективных способов рекомендуют закрытые системы, которые оборудуются на базе дренажных труб.

При работе по возведению подошвы основания для тяжелых зданий на мелком и пылеватом песке стоит использовать свайно-ленточный вариант обустройства фундамента:

• выполняют разметку, выкапывают котлован, устанавливают опалубку;
• в местах пересечений ленты пробуривают скважины глубиной до устойчивых пластов почвы;
• в скважины устанавливают трубы на основе асбестоцемента, качественно выравнивают конструкции, укрепляют распорками;
• трубы заливают бетонным раствором на 1/3, слегка приподнимают для образования утолщения внизу. Далее трубы заполняют раствором, предварительно опустив в них арматуру.

Опалубка и арматура для свайно-ленточного фундамента Сваи можно залить и без установки труб, если среда не очень влажная и скважины не наполняются водой:

• нижнюю часть скважины расширяют при помощи специального плуга;
• в скважину опускают армирующий материал и заливают раствором;
• после застывания свайных конструкций приступают к заливке ленты в опалубке.

Специалисты отмечают, что после заливки фундамента на мелкозернистом и пылеватом песке конструкция должна простоять в течение полугода перед продолжением строительных работ.

Крупный и гравелистый

Так как крупнопесчаные почвы располагают надежным уровнем несущей способности, здесь актуальны любые виды фундаментных конструкций:

• если планируется строительство дома без подвала, чаще всего применяют ленточный вариант мелкозаглубленного типа;
• под строение из легких материалов в виде каркасных сооружений, деревянных домов или щитовых конструкций подходит столбчатое основание;
• для массивных строений с цокольным этажом выполняют ленточный фундамент сильно заглубленного типа.

Столбчатый фундамент для каркасного дома

При закладке столбчатого или ленточного варианта подошвы основания также задействуют фундаментные блоки или керамический кирпич.

На мелкозаглубленное ленточное основание на крупном песке можно поставить здание из пеноблоков или древесины, каркасный/щитовой вид сооружения или же небольшой кирпичный дом. При этом глубина закладки подошвы варьируется в диапазоне 40-70 см.

Технология заливки монолитной мелкозаглубленной ленты своими руками:

1. Подготовка участка. Сняв плодородный пласт земли, выровняют поверхность.
2. Разметка. Работы выполняются на основе проекта дома.
3. Подготовка траншеи. Выкапывают траншею глубиной 60-80 см. Ширина углубления равна толщине планируемых стен плюс 20 см, то есть по 5 см с обеих сторон стены для устойчивости конструкции и по 5 см для опалубки.
4. Заливка опалубки бетонным раствором.

Траншеи для сооружения фундамента Для опалубки применяют листы фанеры, обрезную доску, профлист, внутреннюю поверхность выстилают полиэтиленом, для усиления композиции используют армирующие материалы.

При строительстве массивных зданий или домов с жилым цокольным этажом или же подвалом закладывают глубокозаглубленную фундаментную ленту. Притом подошву под кирпичный дом устанавливают на 20 см ниже уровня промерзания почвы. Глубокозаглубленный ленточный фундамент со всех сторон обеспечивается гидроизоляционным слоем, включая и нижнюю поверхность. Также обязательно выполняется качественный дренаж.

Типы грунтов

Прежде всего, нужно определить тип грунта. Для этого тщательно изучают состав почвы, полученный с помощью бура.

Рассмотрим качественные характеристики грунтов:

• Песок считают крупным, если средний размер песчинок достигает размеров от 0,25 мм до 5 мм. Песчаное основание не подвержено пучинистости. Грунт такого типа при увеличении уровня влажности не меняет свой объём и не теряет своих свойств;
• Супесь – это песок с примесью глины не более 10%. Шар, скатанный из супеси, непластичен и легко разрушается от лёгкого надавливания. Высокое содержание песка в составе породы практически делает её непластичной. Малая пористость грунта положительно влияет на его стойкость к пучению;
• Суглинок формируется из смеси 70% песка и 30% глины. Раздавленный шар из суглинка, образует блин с трещинами по краям. Такое явление показывает то, что данный грунт обладает большой пористостью и подвержен пучению;
• Глина наиболее часто встречающееся грунтовое основание. Если в образце почвы содержание глинистых частиц составляет 30% и более, то породу определают, как глину. Раздавленный шар из глины образует сплошной блин без трещин и разрывов. Почва такого типа наиболее подвержена пучению при замерзании;
• Торф по своей сущности является грунтом органического происхождения, не обладающим несущей способностью. Строительство объектов на таких участках можно производить на винтовых сваях, при условии прохождения этих опор через торфяной слой к плотному грунту. Глубина залегания плотного основания является основным фактором при расчете длины винтовых свай.

Формула Терцаги

Формула Терцаги описывает закономерность уплотнения грунтов и их компрессионное сжатие. Для исследования грунтов редко выбирают метод трехосного сжатия ввиду его сложности, метод одноосного сжатия можно применять лишь к узкому кругу грунтов. Именно поэтому Терцаги рассматривает одноосное сжатие в жесткой таре, где стенки не дают образцу деформироваться.

По мере уплотнения, то есть сокращения объема полостей, давление возрастает. В результате становится понятно, то сумма деформаций образца составляется из пластической и остаточной деформации. (ξ1= ξp+ ξв)

Рис. 4 График нагружения грунта

При выполнении повторного нагружения основанию передаются только упругие деформации.

Калькулятор для расчета фундаментов

Процесс расчета несущей способности основания — это кропотливый процесс, требующий обширных знаний в области строительства и геологии. На помощь инженерам приходит специальные калькуляторы.

Для правильного определения всех параметров необходимы знания геологии. Доверять анализ основания необходимо специалистам, ведь в строительстве есть множество нюансов, которые не может учесть компьютерная программа.

Для самостоятельного использования отлично подойдут программы для расчета объема ленточного фундамента. Они не учитывают вид почвы и ее несущую способность. Для расчета необходимо ввести все параметры фундамента, и она посчитает объем бетона.

Действующие проектировщики создали простую программу, рассчитывающую базы колонн в зависимости от типа пород основания и веса здания. Она очень специфична и подойдет далеко не каждому, но профессионалам может помочь в расчетах.

Несущие свойства почвы

Несущие свойства являются одним из самых важных факторов, определяющих, способно ли основание выдерживать нагрузку, которую создает масса здания и передает фундамент. При расчете этого значения для грунтов учитывают показатель текучести и коэффициент пористости.

Наименование	Показатель текучести, JL	Коэффициент пористости, е	Расчетное сопротивление R, кг/см2
Глина тугопластичная	0,25 < JL< 0,5	0,70 0,85	3,6 3,0
Суглинок тугопластичный	0,25 < JL< 0,5	0,70 0,85	2,3 1,6
Супесь пластичная	0 < JL< 0,25	0,60 0,70	2,0 1,7
Глина мягкопластичная	0,5 < JL< 0,75	0,70 0,85 1,00	2,4 1,9 1,5
Суглинок мягкопластичный	0,5 < JL< 0,75	0,70 0,85 1,00	1,5 1,8 0,9
Супесь мягкопластичная	0,5 < JL< 0,75	0,70 0,85	1,1 0,8
Песок крупный	0,50 0,60	2,0 1,5
Песок средней крупности	0,50 0,60	1,8 1,4
Песок мелкий	0,50 0,60 0,70	1,9 1,3 0,8
Песок пылеватый, маловлажный и влажный	0,50 0,60 0,70	1,7 1,4 0,8
Песок пылеватый, насыщенный водой	0,50 0,60 0,70	1,5 1,2 0,7

Из-за давления вышерасположенных слоев плотность почвы повышается по мере увеличения глубины залегания.

Виды	Несущая способность в кгс/см2 при глубине
1 – 1,5 м	2 – 2,5 м
Супеси	1,0 – 2,0	2,0 – 3,0
Суглинки	0,9 – 2,5	1,0 – 3,0
Глины твердые	2,0 – 4,0	2,5 – 6,0
Глины пластичные	0,8 – 2,5	1,0 – 3,0
Пески гравелистые и крупные	2,6 – 3,9	5,0 – 6,0
Пески средней крупности	1,9 – 3,0	4,0 – 5,0
Пески мелкие маловлажные	1,5 – 2,5	3,0 – 4,0
Пески мелки и очень влажные	1,0 – 2,0	2,0 – 3,0
Щебенистые и галечниковые с песчаным заполнением пор	2,0 – 3,5	4,0 – 4,5
Дресвяные и гравийные грунты, образовавшиеся из горных кристаллических пород	3,7 – 4,4	5,0
Дресвяные и гравийные грунты, образовавшиеся из осадочных горных пород	2,0 – 2,5	3,5 – 4,0

Кроме того, на несущую способность грунтов могут влиять климатические условия в данной местности.

Вычисление несущей способности свайно-винтового фундамента

Несмотря на то что свайно-винтовые фундаменты достаточно надежны, а их конструкционные особенности можно рассчитать используя специальный калькулятор, определение удерживающих характеристик фундамента непременно выполняется. Опорные свойства винтовой сваи напрямую зависят от типа грунта.

Таблица: Определение несущих характеристик винтовой сваи

ПочваСтруктураРасчетное сопротивление грунта (кг/см²)Опорная способность винтовой сваи (т), при глубине залегания лопасти (см)150200250300ГлинаПолутвердая64,65,56,156,6Тугая54,154,85,76,4Мягкая43,654,455,055,85Супеси и суглинкиПолутвердая5,54,355,155,856,55Тугая4,53,84,75,46,05Мягкая3,53,44,254,75,4ЛёссМягкая12,252,83,654,4ПесокСредняя159,059,610,511,0Мелкая85,656,357,057,75Пылеватая54,14,955,656,2

Расчет любого фундаментного основания проводится по единой методике, здесь может применяться специальный калькулятор.

Свайно-винтовой фундамент

Последовательность расчета:

• определение коэффициента сопротивления почвы;вычисление массы постройки;определение давления, оказываемого весом здания на опору;сравнение удерживающих характеристик основания и давления, оказываемого постройкой;корректировка конструкции фундаментного основания или параметров сваи.

Верный подбор и расчет винтовой сваи позволит домохозяину сэкономить на ремонтных работах базового уровня дома. Конструктивно сваи отличаются по виду почвы, где устанавливается опора:

• для вечной мерзлоты;для пучинистых и обводненных почв.

Таблица средних значений

Средняя несущая способность грунтов — это основной показатель расчетов. После выемки образцов породы из скважин проводится определение их вида для дальнейшей работы.

Классификация грунтов приведена в таблицах СНИП 1–3 ГОСТ 25100.2011. После определения типа грунта в каждом из залегающих слоев необходимо определить предельное сопротивление грунта сжатию.

Подробная информация содержится в ГОСТ 25100.2011 «Грунты. Классификация», таблица Б.1.

Рис. 2 Сопротивление сжатию

Основа расчета — расчетное сопротивление осевому сжатию. С подробным методом расчета с учетом всех нюансов можно ознакомиться в СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений». Здесь же можно найти значение всех коэффициентов, необходимых для максимально точного расчета.

Нагрузка на грунт. Определяем несущую способность разных грунтов.

Фундамент

Показатель несущей способности видов грунта показывает собой характеристику, для правильного выполнения строительства. Она характеризует собой нагрузку, которую может выдержать грунт на единицу площади. Она измеряется в т/м² или кг/см².

В таблице показаны показатели несущей способности, кг/см².

* Таблица адаптирована с упрощением из СНиП 2.02.01-83. Приложение №3.

При увеличении влажности почвы, несущая способность грунта уменьшается в значительной степени. Наиболее устойчивые к влажности в этом отношении являются пески, однако стоит учитывать, что это выполняется только на крупных и среднекрупных песках.

Максимальная нагрузка на грунт может определяться не только геологами, но и вами самостоятельно. При самостоятельном исследовании есть возможность определить виды грунта и самостоятельно. Для этого можно воспользоваться буром или лопатой и выкопать яму в глубину порядка двух метров, что будет соответствовать условиях Подмосковья ниже глубины промерзания и этого достаточно

Если выполнять эти работы летом, то сразу можно определить есть вода или нет на этом уровне, это весьма важно.

Рассматривая грунт можно визуально определить наличие песка, глины и их примесей. От этого зависит несущая способность, поэтому этот момент очень важен

Почвы как супеси имеют в своем составе немного больше глины, однако ее количество не превышает 10 процентов от объема. При высыхании она крошится, однако обладает достаточной вязкостью, чтобы из нее можно было слепить шарик.

Суглинки имеют больший процент, который составляет примерно 10-30 процентов от объема. Вследствие чего этот грунт более пластичен, слепленный из такого состава шарик обладает пластичностью, но все же трескается по краям, если его сплющить.

Глина самая пластичная, слепленный из нее шар и раздавленный, не трескается по краям.

Плотность грунта постоянно меняется и не постоянен в зависимости от глубины залегания.
Глубоко залегаемый слой считается довольно плотным и нагрузка на грунт, которую он может выдержать довольно высока, это связано с тем, что поверхностные слои (плодородный слой и т.д.) давят с довольно существенной силой вниз.

Если извлечь грунт при бурении, то на поверхности плотность его теряется и он становиться рыхлым, поэтому плотность необходимо замерять непосредственно на той глубине, на которой планируется возводить фундамент. Можно взять, расчет небольшие допущения и рассчитывая, несущую способность, принять, что на глубине 0,8 и ниже плотный грунт, на результате расчета это принципиально не отразится.

Хочется заметить, что те, кто не проводят анализ грунта, хотя бы на глаз, весьма рискуют, это приводит к существенным ошибкам в строительстве, которые могут открыться только в период эксплуатации здания.
Для дачного строительства в расчетах можно применить более приблизительные, данные. Как правило, несущую нагрузку на грунт считают равной 2 кг/см².

Вернуться на Главную страницу.

Главная | Выбор участка | Фундамент | Стены | Кровля | Инженерия | Скачать | Главная Карта Сайта

Этапы исследования грунта

Определение УГВ

Зная уровень грунтовых вод вы можете определить наличие пучинистости почвы, являющейся одной из отправных точек при выборе фундамента под строительство дома.

Чтобы определить УГВ вам необходимо разработать 5 шурфов глубиной 2.5 по периметру площадки под застройку (4 по углам и 1 в центре). Оставьте скважины на ночь и на следующее утро, с помощью рулетки и обмотанной бумагой рейки, определите расстояние между поверхностью скважины и скопившейся в ней водой. Это и будет УГВ на участке.

Далее установите границу промерзания почвы для вашего региона, воспользовавшись таблицами по климатологии. Если полученный УГВ ниже, чем граница промерзания, значит зимой промерзает пласт сухого, не склонного к пучению грунта, что позволяет возводить здания на мелкозаглубленном фундаменте.

Если же УГВ выше уровня промерзания грунта, значит вы имеете дело с склонной к пучению почвой, в которой необходимо использовать фундаменты глубокого заложения.

От чего зависит несущая способность грунта

Плотность почвы наряду с грузонесущей способностью определяет деформационную устойчивость грунта. Низкоплотные породы почвы имеют пористую структуру, в которой свободное пространство между фракциями заполнено воздухом либо водой. Если нагрузки на низкоплотный грунт превысят допустимую норму, произойдет уплотнение грунта — усадка, которая чревата разрушением и деформацией находящихся в почве фундаментов.

От плотности почвы зависит степень сжимаемости грунта. На любом участке поверхностный пласт почвы, в большинстве случаев, представлен низкоплотными породами (за исключение регионов с крупнообломочным и скалистым рельефом), а на глубине 5-6 метров располагаются пласты высокоплотного, несжимаемого грунта, способного выдерживать тяжелые габаритные здание.

Именно поэтому на участках с проблемными грунтовыми условиями рекомендуется использовать свайные фундаменты, которые переносят исходящую от дома нагрузку на глубинный, несжимаемый пласт грунта, обладающий

Как определить несущую способность грунта?

Схема развития деформаций и перемещений грунта.

Расчет оснований по несущей способности можно выполнить, определив тип грунта. Глину от песка визуально отличить так же легко, как и крупный песок от мелкого, высокую плотность от низкой. Даже если расчет оснований по несущей способности требуется проводить с учетом влажности, то определить влажность почвы не составит труда. На участке делаются скважины, по которым и определяется уровень глубины грунтовых вод. Если влаги не выделяется, то расчет оснований по несущей способности можно выполнять с учетом того, что почва сухая. Если вода скапливается в проделанных углублениях, то надо определить, в каком количестве

Это особенно важно для глинистых,. Если влажность высокая, то рекомендуется установка свай

Надо обращать внимание и на то, какая глубина заложения свай или ленточного фундамента планируется. Чтобы быстро и качественно выполнить такой расчет, надо пользоваться не только табличными данными, но и формулами

Расчет требует использования показателя R, которое показывает несущую способность для определения данных по фундаменту с шириной в 1 м, при глубине заложения в 2 м. Расчет производится при помощи следующей формулы:

• R = R * [1 + k1*(b – 100)/100] * (d +200)/2*200, при условии определения, что глубина заложения будет составлять до 2 м;
• R = R * [1 + k1 *(b – 100)/100] + k2*g*(d – 200), при условии определения, что для фундамента глубина заложения принимается больше 2 м.

Расчет выполняется с учетом таких данных:

Таблица значений несущей способности свай.

1. k₁ – это коэффициент, расчет которого проводить не надо, данные берутся из специальной таблицы. Например, значение в 0,125 применяется для песчаных и крупнообломочных. Для пылеватых, глинистых, для суглинка, супеси расчет проводится с подстановкой коэффициента в 0,5;
2. k₂ – это коэффициент, который используется для определения несущей способности песчаных и крупнообломочных почв;
3. g – это коэффициент, который используется для определения удельного веса грунта, находящегося от подошвы основания и выше (используется для свай, лент, плит и прочего);
4. b – ширина основания (для свай используется значение круглого либо квадратного сечения, тут применяется формула b=√а;
5. d – глубина фундамента, тут значение зависит от того, какая группа фундаментов применяется, от условий строительства, будущих нагрузок и прочего. Методы расчета этого значения самые разнообразные, факторов, которые оказывают влияние на получение значения, много.

Методы подсчетов разные, лучше всего за помощью обращаться к специалистам. Если на участке уже стоят дома, которые были построены несколько лет назад и целостность их конструкции находится в отличном состоянии, то формулы используются в том виде, как они даны. Но если строений в округе нет, а состояние почвы вызывает сомнения, то лучше всего не полагаться на приближенные вычисления, а сразу заказать исследования. Это позволит обеспечить надежность и безопасность будущего дома.

Глубина промерзания грунтов

Чтобы примерно определить до какого уровня промерзают грунты в вашем регионе, достаточно взглянуть на расположенную ниже карту.

По этой карте можно примерно определить уровень промерзания грунтов в регионе

Но это — усредненные данные, так что для конкретной точки определить значение можно с очень большой погрешностью. Для пытливых умов приведем методику расчета глубины промерзания грунта в любой местности. Вам нужно будет знать только средние температуры за зимние месяцы (те, в которых среднемесячная температура имеет отрицательные значения). Можете посчитать сами, формула и пример расчета выложены ниже.

Формула расчета глубины промерзания

D_fn — глубина промерзания в данном регионе,

Do — коэффициент, учитывающий типы грунта:

• для крупнообломочных грунтов он равен 0,34;
• для песков с хорошей несущей способностью 0,3;
• для сыпучих песков 0,28;
• для глин и суглинков он равен 0,23;

M_t — сумма среднемесячных отрицательных температур за зиму в вашем районе. Находите статистику службы метрологии по вашему региону. Выбираете месяца, в которых среднемесячная температура ниже нуля, складываете их, находите квадратный корень (есть функция на любом калькуляторе). Результат подставляете в формулу.

Например, собираемся строиться на глине. Средние зимние температуры в регионе: -2°C, -12°C, -15°C, -10C, -4°C.

Расчет промерзания грунта будет таким:

1. M_t=2+12+15+10+4=43, находим квадратный корень из 43, он равен 6,6;
2. D_fn= 0,23*6,6= 1,52 м.

Получили, что расчетная глубина промерзания по заданным параметрам: 1,52 м. Это еще не все, учесть нужно будет ли отопление, и, если будет, какие температуры будут поддерживаться в нем.

Если здание неотапливаемое (баня, дача, стройка будет идти несколько лет), применяют повышающий коэффициент 1,1, который создаст запас прочности. В этом случае глубина заложения фундамента 1,52 м * 1,1 = 1,7 м.

Если здание будет отапливаться, грунт тоже будет получать порцию своего тепла и промерзать будет меньше. Потому при наличии отопления коэффициенты понижающие. Их можно взять из таблицы.

Коэффициенты, учитывающие наличие отопления в здании. Получается, чем теплее в доме, тем на меньшую глубину нужно заглублять фундамент

Итак, если в помещениях будет постоянно поддерживаться температура выше +20°С, полы с утеплением, то глубина заложения фундамента будет 1,52 м * 0,7 = 1,064 м. Это уже меньшие затраты, чем углубляться на 1,52 м.

В таблицах и на картах приведен средний уровень за последние 10 лет. Вообще, наверное, в расчетах стоит использовать данные за самую холодную зиму, которая была за последние 10 лет. Аномально холодные и бесснежные зимы бывают примерно с такой периодичностью. И при расчетах желательно ориентироваться на них. Ведь вас мало успокоит, если отстояв 9 лет, на 10-й ваш фундамент даст трещину из-за слишком холодной зимы.

Постоянные нагрузки

Постоянные нагрузки от конструкций рассчитывают с использованием таблиц, каталогов и паспортных данных в которых указывается масса или плотность конкретного элемента. В таблице рассмотрим плотности часто используемых строительных материалов.

Название материала	Плотность, кг/м3
Кладка из кирпича: полнотелого	1800
Силикатного	1900
Пустотелого	1300–1400
Бетоны: тяжелый	2200–2500
Ячеистый	400–1200
Асфальтобетон	2000–2200
Железобетон: на тяжелом бетоне	2500
Керамзитобетон	1600–1800
Шлакобетон	900–1200
Теплоизоляторы: Керамзит	500–900
Вата минеральная	200
Пенопласт	15–100
Плиты из минеральной ваты	300–500

Некоторые материалы рассчитывают исходя из их площади, а не плотности.

Название материала	Масса 1 м2
Плиты перекрытия ж/б: Ребристые длиной 6 м	170
Ребристые длиной 12 м	220
Пустотные	250
Кровельные и изоляционные материалы: Черепица	50
Рубероид	1,7
Асбестоцементные листы усиленного профиля	22
Покрытия пола: Ковры	6,0
Паркет штучный	10
ДСП 16 мм	4,8
Линолеум 3 мм	4

К примеру, 1 м2 кирпичной стены из полнотелого кирпича толщиной 380 мм обшитой пенопластом ПСБ-25 толщиной 10 см будет обладать таким весом: 0,38×1800 + 0,1×25 = 304+2,5=303,5 кг. Зная это значение высчитывают вес всех стен и перегородок в здании. Также собирают нагрузку от собственного веса перекрытий и крыши.

К постоянным нагрузкам также относят и собственный вес самого фундамента. Его рассчитывают исходя из материала строительства и геометрических размеров. Ширина фундамента выбирается исходя из толщины стен, но не менее 300 мм. Высота (глубина заложения) в большинстве случаев зависит от глубины промерзания. Для Московской области, к примеру, она составляет около 1,8 м. То есть, с учетом просвета над грунтом, это около 2 м. Если проектируется ленточный фундамент шириной 400 мм и высотой 2 м из бетонных блоков, то вес 1 м будет составлять 0,4× 2×2500=2000 кг. Если общая длина фундамента 50 м, то он создает общую нагрузку на грунт в 100 000 кг.

Обязательно используют коэффициенты надежности, которые составляют:

• для металлоконструкций – 1,05;
• бетонных материалов плотностью выше 1600 кг/м3, деревянных, армокаменных, каменных и железобетонных конструкций – 1,1;
• бетонных плотностью меньше или равной 1600 кг/м3, выравнивающих слоев, засыпок, стяжек, отделочных слоев, выполненных на заводе – 1,2;
• то же самое, но выполненных на строительной площадке – 1,3.

С учетом этого коэффициента фундамент, запроектированный выше, будет обладать общим весом в 100 000 × 1,1 = 110 000 кг.

Таблица категорий и способов разработки почвы.

Категория грунтов	Типы грунтов	Плотность, кг/м3	Способ разработки
1	Песок, супесь, растительный грунт, торф	600…1600	Ручной (лопаты), машинами
2	Легкий суглинок, лёсс, гравий, песок со щебнем, супесь со строймусором	1600… 1900	Ручной (лопаты, кирки), машинами
3	Жирная глина, тяжелый суглинок, гравий крупный, растительная земля с корнями, суглинок со щебнем или галькой	1750… 1900	Ручной (лопаты, кирки, ломы), машинами
4	Тяжелая глина, жирная глина со щебнем, сланцевая глина	1900…2000	Ручной (лопаты, кирки, ломы, клинья и молоты), машинами
5…7	Плотный отвердевший лёсс, дресва, меловые породы,сланцы, туф, известняк иракушечник	1200…2800	Ручной (ломы и кирки, отбойные молотки), взрывным способом
8…11	Граниты, известняки, песчаники, базальты, диабазы, конгломерат с галькой	2200…3000	Взрывным способом

Расчет площади подошвы фундамента

Важное место в проектировании основания для будущей постройки занимает расчет площади подошвы фундамента. Данный этап работы проводится по формуле, представленной на рисунке ниже. Полученное в результате вычислений значение – примерная общая площадь подошвы фундамента, необходимая для того, чтобы буквально под нагрузкой не продавить грунт

Если речь идет о строительстве самого дорогостоящего – плитного монолитного фундамента (в статье расчет арматуры на фундамент вы оцените, насколько «экономично» данное решение), то можно и вовсе избежать этих расчетов, ведь достаточно залить плиту под всей площадью дома, а такой подошвы с избытком хватит для предупреждения всех сюрпризов, которые преподносит грунт

Полученное в результате вычислений значение – примерная общая площадь подошвы фундамента, необходимая для того, чтобы буквально под нагрузкой не продавить грунт. Если речь идет о строительстве самого дорогостоящего – плитного монолитного фундамента (в статье расчет арматуры на фундамент вы оцените, насколько «экономично» данное решение), то можно и вовсе избежать этих расчетов, ведь достаточно залить плиту под всей площадью дома, а такой подошвы с избытком хватит для предупреждения всех сюрпризов, которые преподносит грунт.

Каждый тип грунта, в зависимости от глубины заложения, плотности и пористости, обладает своими показателями сопротивления нагрузкам. Само собой разумеется, что пласты почвы на большой глубине в результате естественной прессовки отличаются большими значениями сопротивления. Так, если вы планируете строить фундамент на глубину меньше 1,5 м, то расчетное сопротивление грунта примет несколько иное значение. В этом случае оно будет рассчитываться по формуле: R=0,005R0(100+h/3), где R0 – табличное значение расчетного сопротивления, h – глубина фундамента относительно нулевой отметки, см. В свою очередь, многое зависит от грунтовых вод, ведь повышенная влажность грунта уменьшает его сопротивление нагрузке.

Естественно, что при самостоятельном расчете фундамента под дом придется повозиться над вычислением нагрузки от возводимой конструкции, которая будет оказываться на пласты грунта под подошвой фундамента. Сюда включается:

• суммарная нагрузка от сооружения, в том числе и примерная – от фундамента (используются данные таблицы, представленной на рисунке ниже);
• нагрузка от объектов, которые будут размещены в постройке (камины, мебель, люди);
• вес сезонных нагрузок от снежного покрова. Для средней полосы принимается равным 100 кг на кв. м кровли, для южной – 50 кг, для северной – 190 кг.

Полученное в результате вычислений значение площади подошвы фундамента используется при составлении проекта фундамента: выборе ширины ленты (для ленточного монолитного основания) или площади опоры (для столбчатого, свайного типов фундаментов). Рассмотрим конкретный пример расчета фундамента для каменного дома 6 ? 8 м. О том, как подбирается арматура для фундамента, пойдет речь уже в отдельной статье.

Пример расчета фундамента

Предположим, что мы строим двухэтажный каменный дом 6 ? 8 м, проект которого предусматривает в том числе одну внутреннюю несущую стену. Масса дома с учетом всех нагрузок получилась равной 160 000 кг. Грунт – влажная глина (расчетное сопротивление – 6 кг/см2). Коэффициент условий – 1. Коэффициент надежности – 1,2. Подставляем все значения в формулу расчета площади подошвы фундамента:

S = 1,2 ? 160000 / (1 ? 6) = 32 000 см2 = 3,2 м2

Для ленточного фундамента: при общей длине ленты примерно (6+8) ? 2 + 6 (внутренняя стена) = 34 м минимальная ширина ленты составит 3,2 / 34 = 0,1 м. Это минимальное значение!

Если рассматривать фундамент для легкого деревянного дома при условии, что минимальная площадь подошвы получилась равной 1 м2, то для возведения свайного фундамента (площадь основания каждой сваи принимается равным 0,07 м2, при условии, что нижняя часть сваи в диаметре – 0,3 м) потребуется:

1 / 0,07 = 15 свай

Распределение нагрузок на грунт от фундамента

«Иметь твердую почву под ногами» – это не фигура речи для строителей. Это основа всей системы закладки фундамента. Твердая, казалось бы, земля под ногами уступает силам, которые давят на нее при постройке даже небольшого и легкого на вид здания. В течение одного сезона построенный дом может заметно осесть, если фундамент под ним выполнен неправильно.

Расчет предельного давления на грунт для устойчивости дома зависит от многих факторов:

• Вес здания
• Площадь основания дома, давящего на землю
• Свойства грунта
• Глубина промерзания
• Глубина залегания подземных вод

Кроме изменений в толще грунта, связанных с давлением на него основания дома, сам грунт подвержен внутренним силам, приводящим в движения почвенные пласты – их называют пучинистостью грунта.

Площадку, оказывающую давление на грунт, называют подошвой фундамента. Чем она больше, тем ниже давление на грунт при одном и том же весе дома.

Способность сопротивляться нагрузкам называют несущей способностью грунта.

Соответственно, определены два пути уменьшения общего давления, оказывающего основанием здания на грунт – увеличение площади давления или увеличение точек соприкосновения основания с грунтом. Площадь соприкосновения определяется типом фундамента – монолитной плиты, ленты по периметру дома или отдельных столбов.

Сопротивление грунта нагрузкам для разных видов фундамента. а — плитный, б — ленточный, в — свайный

Слой почвы, на которую давит фундамент, называют несущим слоем. Давление, оказываемое на верхний несущий слой, передается и на пласты, лежащие ниже. Поэтому необходимо учитывать их структуру и несущую способность.

В связи с тем, что зимой земля промерзает, а летом – оттаивает, это тоже учитывается в расчете несущей способности грунта.