Пример расчета фундамента на насыпных грунтах

Обновлено: 05.05.2024

Расчёт несущей способности сваи (учёт отрицательного давления от насыпного грунта)

Вот в том то и дело, что при "планировки" территории, а тут вроде насыпь формировалась в течении ряда лет.

Если насыпной грунт слежавшийся (консолидированный), то не нужно. Сколько лет нужно для консолидации зависит от типа насыпного грунта.

Насыпь по характеристикам дана неслежавшаяся , но и формировалась в течении ряда лет.

Там на втором скрине описание насыпи, вот по этим характеристикам можно судить надо минусовать или нет?

11.2.3. Проектирование оснований на насыпных грунтах (ч. 1)

Основания и фундаменты на насыпных грунтах проектируются с учетом:

а) использования насыпных грунтов в качестве естественных оснований;

б) использования насыпных грунтов в качестве оснований с применением методов подготовки оснований по снижению сжимаемости насыпных грунтов как по абсолютной величине, так и по степени их неравномерности;

в) прорезки насыпных грунтов свайными фундаментами.

В качестве естественных оснований практически любых зданий и сооружений могут быть использованы слежавшиеся насыпные грунты, представляющие собой планомерно возведенные насыпи, возведенные с достаточным уплотнением, а также отвалы грунтов и отходов производств, состоящие из крупных песков, гравелистых и щебеночных грунтов, гранулированных стойких шлаков. Кроме того, для легких зданий и сооружений с нагрузкой на фундаменты до 400 кН или до 80 кН/м в качестве естественных оснований могут быть использованы практически все виды слежавшихся планомерно возведенных насыпей, а также отвалов грунтов и устойчивые в отношении к разложению отходы производств, содержащие органические включения не более 0,05.

Свалки грунтов и отходов производств могут быть использованы в качестве естественных оснований только для временных зданий и сооружений со сроком службы до 15 лет.

Подготовка оснований на насыпных грунтах применяется в случаях, когда полученная расчетом полная осадка используемых в качестве естественного основания насыпных грунтов окажется больше допустимой или несущая способность основания меньше требуемой для обеспечения нормальной эксплуатации проектируемых зданий и сооружений. Основными методами подготовки оснований на насыпных грунтах являются:

– поверхностное уплотнение тяжелыми трамбовками на глубину до 3—4 м;
– вытрамбовывание котлованов;
– устройство песчаных и других подушек;
– поверхностное уплотнение вибрационными машинами и вибраторами;
– глубинное уплотнение пробивкой скважин;
– гидровиброуплотнение глубинными вибраторами.

Поверхностное уплотнение тяжелыми трамбовками применяется при строительстве;

– на планомерно возведенных насыпях, отсыпаемых с недостаточно высокой плотностью;
– на отвалах грунтов и отходов производств, содержащих различные включения размером не более диаметра трамбовки;
– на свалках грунтов и отходов производств, содержащих органические включения не более 0,05;
– на участках, расположенных на расстояниях не менее 10 м от существующих зданий и сооружений;
– на грунтах со степенью влажности не более 0,7.

Если необходимая глубина уплотнения превышает 3—4 м, поверхностное уплотнение тяжелыми трамбовками комбинируется с устройством подушки или выполняется в два слоя. Для этого котлован разрабатывают на 1—3 м глубже отметки заложения фундаментов и уплотняют насыпные грунты. По окончании уплотнения котлован засыпают местным грунтом, содержащим не более 0,03 растительных остатков и органических включений, до отметки, на 0,2—0,6 м превышающей глубину заложения фундаментов. После этого производится уплотнение второго слоя тяжелыми трамбовками. Общая толщина уплотненного слоя в этом случае может достигнуть 5—7 м.

Основания из насыпных грунтов, уплотненных тяжелыми трамбовками, проектируют по рекомендациям, данным в п. 10.1 для просадочных грунтов с I типом грунтовых условий. При расчете полной осадки фундаментов в пределах уплотненного насыпного слоя учитывается только осадка от нагрузки фундаментов, а осадки s_f1, s_f2, s_f3 и s_f4 принимаются равными нулю.

Вытрамбовывание котлованов в насыпных грунтах производится при строительстве на слежавшихся планомерно возведенных насыпях, отвалах грунтов и отходов производств, а также на свалках грунтов, относящихся по своему составу к глинистым грунтам со степенью влажности S_r ≤ 0,7. Форма, размеры в плане и глубина заложения фундаментов в вытрамбованных котлованах назначаются с учетом состава насыпного грунта, толщины его слоя, конструктивных особенностей зданий и сооружений. Для достижения максимальной глубины прорезки и уплотнения насыпных грунтов наиболее целесообразно принимать удлиненные фундаменты с глубиной вытрамбовывания 2,5—4 м и уширенным основанием, устраиваемым путем втрамбовывания в дно котлована местного грунтового материала до отказа.

Проектирование вытрамбовываемых котлованов и расчет фундаментов в вытрамбованных котлованах выполняется так же, как и на просадочных грунтах (см. п. 10.1). При этом в формуле (10.17) вместо p_sl принимается расчетное сопротивление подстилающего слоя насыпного грунта или грунта естественного сложения.

Песчаные, гравийные и другие подушки на насыпных грунтах устраиваются при необходимости замены сильно и неравномерно сжимаемых грунтов вследствие их повышенной влажности ( S_r ≥ 0,75÷0,8), содержания органических включений более 0,05—0,1, значительной разнородности состава и т.п. Как правило, грунтовые подушки должны проектироваться из местных материалов, в том числе из отходов промышленных производств, имеющих достаточно однородный состав и обеспечивающих после уплотнения низкую и равномерную сжимаемость. При залегании ниже насыпного слоя просадочных, засоленных или набухающих грунтов грунтовые подушки должны служить маловодопроницаемым экраном и возводиться, как правило, из глинистых грунтов оптимальной влажности.

Плотность грунтов в подушках назначается в зависимости от вида применяемых грунтов и должна быть не менее 0,95 максимальной плотности, получаемой опытным уплотнением грунтов с оптимальной влажностью в полевых или лабораторных условиях. При отсутствии результатов опытного уплотнения допускается плотность грунта в сухом состоянии принимать не менее: для подушек из однородных крупных и средних песков — 1,60 т/м 3 ; неоднородных крупных и средних песков — 1,65 т/м 3 ; мелких песков — 1,60 т/м 3 ; пылеватых песков — 1,65 т/м 3 ; супесей и суглинков — 1,65 т/м 3 .

Модули деформации грунтов в подушках, а также расчетные сопротивления основания принимаются, как правило, по результатам непосредственных их испытаний на опытных участках, а также по данным опыта строительства в аналогичных условиях. При отсутствии результатов непосредственных испытаний модули деформации грунтов в подушках в водонасыщенном состоянии и расчетные сопротивления допускается принимать по табл. 11.18.

Приведенные в табл. 11.18 значения E и R₀ относятся к уплотненным грунтам в подушках с коэффициентом уплотнения k_com = 0,95.

ТАБЛИЦА 11.18. МОДУЛИ ДЕФОРМАЦИИ И УСЛОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОДУШКИ ИЗ РАЗЛИЧНЫХ ГРУНТОВ

Грунт	Модуль деформации Е , МПа	Условное расчетное сопротивление R₀ , МПа
Гравелистый, щебеночный Песок: крупный средний мелкий пылеватый Супеси, суглинки Шлак	40

При уплотнении грунтов в подушках до k_com = 0,98 значения E увеличиваются в 1,5 раза, a R₀ — в 1,2 раза.

11.2.3. Проектирование оснований на насыпных грунтах (ч. 2)

Поверхностное уплотнение вибрационными машинами и виброкатками применяется для уплотнения на глубину до 1,5—2 м насыпных грунтов, представляющих собой недостаточно уплотненные, планомерно возведенные насыпи и отвалы, состоящие из средних и мелких песков (в том числе располагающихся ниже уровня подземных вод). При необходимости уплотнения на большую глубину уплотнение вибрационными машинами выполняется в два слоя по аналогии с описанным выше уплотнением тяжелыми трамбовками. Проектирование оснований на насыпных грунтах, уплотненных вибрационными машинами, выполняется так же, как и при уплотнении тяжелыми трамбовками или устройстве песчаных, гравийных и других грунтовых подушек.

Глубинное уплотнение пробивкой скважин применяется на планомерно возведенных насыпях с недостаточным уплотнением, отвалах и свалках грунтов и отходов производств (относящихся по своему составу к глинистым грунтам) с содержанием органических включений не более 0,05. В неслежавшихся насыпных грунтах глубинное уплотнение пробивкой скважин выполняется, как правило, на всю их толщину, а в слежавшихся — в пределах 0,4—0,8 размера активной зоны, в которой возможные осадки как по абсолютной величине, так и по степени их неравномерности не превышают предельно допустимых величин. При содержании в насыпных грунтах включений, затрудняющих пробивку скважин на проектную глубину, допускается до 40 % скважин проходить на неполную глубину при условии получения «отказа» в пробивке и при глубине их не менее 0,6 проектной. В целях снижения сжимаемости уплотненного грунта, а также увеличения расстояния между скважинами и тем самым снижения стоимости и трудоемкости работ для заполнения пробитых скважин рекомендуется использовать жесткий материал типа гравия, крупного песка, стойкого шлака, щебня и т.п.

В связи с образованием в верхней части разуплотненного, так называемого буферного слоя, глубинное уплотнение насыпных грунтов пробивкой скважин должно применяться в сочетании с доуплотнением грунта тяжелыми трамбовками на отметке заложения фундаментов.

Проектирование оснований на насыпных грунтах, уплотняемых пробивкой скважин, выполняется так же, как и на просадочных грунтах с I типом грунтовых условий (см. п. 10.1). За счет более интенсивного уплотнения насыпного грунта в горизонтальном направлении при заполнении скважин жестким грунтовым материалом (гравием, крупным песком, щебнем и т.п.) расстояния между скважинами, полученные по формуле (10.50) или табл. 10.7, увеличиваются в 1,25 раза, а при заполнении скважин глинистым грунтом или мелкими песками — в 1,1 раза.

Гидровиброуплотнение глубинными вибраторами применяется на планомерно возведенных насыпях, отвалах грунтов и отходов производств, относящихся по составу к песчаным грунтам (в том числе залегающим ниже уровня подземных вод). Глубина уплотнения принимается обычно до 0,8 размера активной зоны с учетом требований расчета оснований, фундаментов и зданий по деформациям.

Основания на грунтах, уплотненных глубинными вибраторами, проектируются так же, как и при глубинном уплотнении просадочных грунтов с I типом грунтовых условий. При этом полученные по формуле (10.50) или табл. 10.7 расстояния между точками погружения вибратора уменьшаются в 1,2 раза.

Прорезка насыпных грунтов выполняется забивными или буронабивными сваями в следующих случаях:

– если при использовании насыпных грунтов в качестве оснований (в том числе с применением методов подготовки оснований) не обеспечиваются допустимые осадки фундаментов как по абсолютной величине, так и по степени их неравномерности;
– при отсутствии технической и практической возможности для уплотнения песчаных грунтов на необходимую глубину;
– при содержании в насыпных грунтах (свалках грунтов и отходов производств) большого количества (более 0,05—0,1) органических включений;
– при высокой несущей способности подстилающих насыпь грунтов естественного сложения;
– если в насыпных грунтах отсутствуют крупные прочные включения (козлы в шлаках, металл, бетон, железобетон и т.п.) и обеспечивается возможность забивки свай или проходка скважин под них до подстилающего несущего слоя;
– при более целесообразном (по сравнению с методами уплотнения насыпных грунтов) применении свайных фундаментов по технико-экономическим показателям.

В насыпных грунтах обычно применяются забивные сваи, так как при их забивке обеспечиваются уплотнение грунта, проходка и разрушение мелких и относительно непрочных включений (отходы древесины, резины, кирпича и т.п.). Кроме того, при забивных сваях упрощается технология устройства фундаментов в водонасыщенных и неустойчивых насыпных грунтах. Буронабивные сваи устраивают в тех случаях, когда погружение забивных свай невозможно (из-за наличия крупных включений) на проектную глубину, а для бурения скважин применяются методы, обеспечивающие проходку их вне зависимости от включений различных материалов.

При проектировании свайных фундаментов в неслежавшихся насыпных грунтах или при устройстве дополнительных подсыпок толщиной более 2—3 м учитываются дополнительные нагрузки от сил нагружающего трения в пределах насыпного грунта и верхней части подстилающего грунта естественного сложения, где процесс уплотнения от веса насыпи не завершился и возможная осадка от веса насыпи превышает 3 см.

Конструктивные мероприятия при проектировании на насыпных грунтах принимаются в тех случаях, когда при использовании насыпных грунтов в качестве естественного основания или с подготовкой основания рассмотренными выше методами уплотнения не обеспечиваются допустимые осадки по их абсолютной величине или по степени неравномерности. Конструктивные мероприятия предназначаются для повышения прочности и общей пространственной жесткости зданий, приспособления их к неравномерным деформациям грунтов в основании и тем самым для повышения допустимых осадок проектируемых зданий.

В комплекс конструктивных мероприятий обычно входит: разрезка зданий и фундаментов осадочными швами; устройство в фундаментах и зданиях армированных поясов; повышение прочности стыковых соединений между отдельными сборными элементами; увеличение площадей опирания несущих элементов покрытий и перекрытий на стены и колонны и т.п. Назначаются конструктивные мероприятия, как правило, по расчету конструкций фундаментов и зданий на возможные неравномерные осадки грунтов в основании.

Основания и фундаменты на насыпных грунтах

Описаны основные виды, особенности и физико-механические характеристики насыпных грунтов. Даны рекомендации по проведению инженерно-геологических исследований. Приведены особенности расчета оснований и фундаментов на насыпных грунтах и указаны причины возникновения деформаций зданий и сооружений. Освещен опыт устройства оснований и фундаментов на планомерно-возведенных насыпях, отвалах грунтов и отходов производства. а также свалках всевозможных материалов.
Для инженерно-технических и научных работников проектных, изыскательских, строительных и научно-исследовательских организаций.

Оглавление:
Предисловие
Введение
Особенности насыпных грунтов
Образование и распространение насыпных грунтов
Особенности состава, залегания и сложения насыпных грунтов
Процессы, происходящие в насыпных грунтах
Самоуплотнение насыпных грунтов от собственного веса
Классификация и основные типы насыпных грунтов
Классификация насыпных грунтов
Особенности и физико-механические характеристики основных типов насыпных грунтов
Инженерно-геологические исследования насыпных грунтов
Учет условий образования и основных особенностей насыпных грунтов
Изучение состава и сложения насыпных грунтов
Лабораторные испытания насыпных грунтов
Полевые испытания насыпных грунтов
Исследования при деформациях зданий
Расчет оснований, фундаментов и зданий на насыпных грунтах
Основы расчета оснований и фундаментов зданий по предельным состояниям
Расчет дополнительных осадок фундаментов на насыпных грунтах
Расчетные сопротивления оснований на насыпных грунтах
Проектирование уплотненных оснований на насыпных грунтах
Проектирование фундаментов в вытрамбованных котлованах
Особенности работы и расчета свайных фундаментов в насыпных грунтах
Расчет конструкций зданий на неравномерные осадки
Мероприятия при строительстве на насыпных грунтах
Учет сов местной работы конструкций с грунтом основания
Методы строительства на насыпных грунтах
Подготовка оснований на насыпных грунтах
Прорезка насыпных грунтов сваями
Конструктивные мероприятия
Водозащитные мероприятия
Выбор мероприятий при строительстве зданий и сооружений не насыпных грунтах
Уплотнение насыпных грунтов
Общие положения по уплотнению насыпных грунтов
Необходимая степень уплотнения насыпных грунтов
Опытные работы по уплотнению грунтов
Уплотнение грунтов укаткой
Уплотнение грунтов тяжелыми трамбовками
Вытрамбовывание котлованов
Глубинное уплотнение грунтовыми сваями
Глубинное уплотнение песчаными сваями
Гидровиброуплотнение песчаных грунтов
Деформация зданий и сооружений на насыпных грунтах
Развитие строительства на насыпных грунтах
Деформации промышленного здания на шлаковых отвалах
Деформации здания жилого дома на свалке грунтов и бытовых отходов
Деформации промышленного корпуса на свайных фундаментах
Основные причины деформации зданий и сооружений на насыпных грунтах
Устройство оснований и фундаментов на планомерно возведенных насыпях
Подготовка поверхности и грунта для планомерно возведенных насыпей
Возведение планомерно возведенных насыпей послойной отсыпкой грунта
Возведение планомерно возведенных насыпей гидронамывом
Доуплотнение грунтов в планомерно возведенных насыпях
Контроль за качеством работ при устройстве планомерно возведенных насыпей
Опыт строительства металлургического завода на планомерно возведенной насыпи из гравелистого грунта
Возведение обратных засыпок котлованов на строительстве Камского автомобильного завода
Возведение насыпи стипль-чезного круга Олимпийской конно-спортивной базы в Москве
Устройство оснований и фундаментов на отвалах грунтов и отходов производств
Доуплотнение отвалов грунтов и отходов производств
Опыт строительства на отвалах вскрышных пород
Опыт строительства на отвалах песчаных грунтов
Опыт строительства промышленного корпуса на отвалах из лессовидных суглинков
Опыт строительства на шлаковых отвалах
Устройство оснований на свелках грунтов и отходов производств
Учет особенностей свалок грунтов и отходов производств
Опыт строительства промышленного цеха на свалке грунтов
Опыт строительства здания речного вокзала на свалке грунтов и городских отходов

Пример расчета фундамента на насыпных грунтах

Интеграция ЛИРА-САПР. BIM-технологии

Работа с ЛИРА-САПР (ВИЗОР-САПР)

Уроки для начинающих
Создание расчетных схем
Организация расчета
Анализ результатов
Документирование

Создание 3D модели
Импорт моделей
Корректировка 3D модели
Нагрузки
Поверхности
САПФИР-ЖБК
САПФИР-Генератор
Документирование

Организация вариантного проектирования
Железобетонные конструкции
Металлические конструкции
Каменные и армокаменные конструкции
Сталежелезобетонные конструкции
Панельные здания
Мостовые конструкции
Основания и фундаменты
Нормативы
Теплопроводность

Заданные грунтовые условия показаны на рис. 1, 2, 3.

Рис. 1. Характеристики грунтовых условий.

Рис.2. Расчётная схема для определения деформаций основания.

Рис.3. Задание нагрузки от фундамента.

Для расчёта деформаций насыпного грунта – необходимо назначить соответствующий признак. Для этого, в колонке «Вода – Лёсс – Насыпь – Органо-минеральный» (на рис. 4 выделена красным цветом), напротив насыпного слоя нужно поставить букву «М» (от англ. man-made soil – насыпной грунт).

Также, в колонке «Содержание растительных остатков, q» нужно ввести соответствующее значение (Руководство по проектированию оснований зданий и сооружений, пункт 2.54 (2.19)).

Рис. 4. Характеристики насыпных грунтов.

Расчёт деформаций основания с учётом специфических свойств грунтов возможен только при расчёте по нормам СП 22, поэтому выбираем для расчёта соответствующие нормы. Для этого, в меню нужно нажать на вкладку «Упругое основание» и перейти в «Параметры расчёта». В диалоговом окне «Параметры расчёта» нужно выбрать нормы СП 22.13330.2011 (рис. 5).

Рис. 5. Задание нормативного документа.

При расчёте данной задачи без учёта влияния насыпного грунта (рис. 6, а), можно увидеть, что деформации равны S =0.086 м, а коэффициент постели С1 = 935.244 т/м₂.

Исходя из этих данных, мы можем посчитать полные деформации основания, с учётом особенностей насыпных грунтов:

Следовательно, коэффициент постели С1 будет рассчитан по формуле (метод 2, модель Винклера):

Рис. 6. Сравнение результатов расчёта основания:
а) без учёта насыпного грунта;
б) с учётом особенностей насыпного грунта.

Насыпные грунты

1. Прописываем в проекте тип насыпного грунта (песок, гравий, суглинок и т.д.). Выполнять отсыпку из глины не желательно, т.к. она способна к набуханию (СП22.13330.2011 п.6.6.1).

2. Насыпные грунты необходимо послойно уплотнить до коэффициента 0,95.

3. Назначаем расчетное сопротивление грунта Ro по таб. В.9 СП22.13330.2011.

4. Определяем требуемый габарит фундамента.

5. В зависимости от Ro задаемся модулем деформации Е и выполняем проверку на осадки (Сорочан «Основания, фундаменты и подземные сооружения» таб.11.18).

6. До начала строительства необходимо подтвердить несущую способность насыпных грунтов статическими нагрузками в полевых условиях в соответствии с ГОСТ 20276-2012 (СП22.13330.2011 п.6.6.11).

7. В полевых условиях определяется модуль деформации Е, а также f(угол внутреннего трения) и C (сцепление грунта), по которым вычисляется расчетное сопротивление грунта Ro. Полученные характеристики насыпного грунта должны быть не менее принятых в проекте.

Примечания которые необходимо писать в проекте при проектировании на насыпных грунтах:

1. Обратную засыпку производить песчано-гравийной смесью с послойным трамбованием слоями не более 200 мм до коэффициента уплотнения 0,95. Толщина уплотненного слоя определяется объёмным уплотнением, исходя из характеристик уплотняющего механизма. Работы по устройству насыпи выполнять с учетом требований СП45.13330.2012.

2. Расчет габарита фундамента произведен для насыпного грунта с расчетным сопротивлением Ro=180 кПа и модулем деформации Е=15 мПа.

3. Перед началом строительства необходимо подтвердить расчетные характеристики насыпи Ro и Е в полевых условиях статическими нагрузками в соответствии с ГОСТ 20276-2012.

Примечания которые необходимо писать в проекте при возможном опирании на насыпных грунтах:

1. При обнаружении под подошвой фундамента насыпных грунтов необходимо выполнить их замену на уплотненную песчано-гравийную смесь. Засыпку грунта до проектной отметки производить песчано-гравийной смесью с послойным трамбованием слоями не более 200мм до коэффициента 0,95. Толщина уплотненного слоя определяется объёмным уплотнением, исходя из характеристик уплотняющего механизма. Работы по устройству насыпи выполнять с учетом требований СП45.13330.2012.

Пример расчета столбчатого фундамента

Принцип работы и требования

Столбчатый фундамент представляет собой несколько столбов, объединенных с помощью ростверка (горизонтальная обвязка). Ростверк необходим для совместной работы отдельно стоящих конструкций. Чтобы обеспечить устойчивость и предотвратить опрокидывание, столбы заглубляют в землю. Глубина заложения зависит от нагрузки от здания и характеристик грунта.

Несущая способность обеспечивается за счет опирания на грунт и поверхностного трения. В случае с фундаментом небольшой глубины трение возникает незначительное. Лучше всего данный тип конструкции подходит для возведения деревянного или каркасного дома с высотой два и более этажа. Возведение тяжелых каменных домов на таких фундаментах невозможно. Удельная масса стен здания не должна превышать 1000 кг на метр кубический.

Из-за небольшой несущей способности требуется, чтобы уровень грунтовых вод находился глубже подошвы фундамента минимум на 50 см. При наличии на участке слоя насыпных грунтов, их необходимо удалить и заменить песком средней крупности с послойным виброуплотнением (максимальный слой уплотнения 20 см).

Плюсы и минусы конструкции

К основным достоинствам можно отнести невысокую стоимость, которая обеспечивается за счет:

снижение объема земляных работ при возведении каркасного здания;
снижение количества необходимых материалов (по сравнению с ленточным фундаментом);
небольшое количество вынимаемого грунта не требует наличия крупной техники (самосвалы, экскаваторы).

К недостаткам можно отнести достаточно непредсказуемое поведение столбов при нарушении технологии возведения и ошибок на стадии проектирования. Еще одним минусом стала ограниченная область применения из-за невысокой несущей способности.

Подготовка к расчету
На стадии предварительной подготовки необходимо выяснить все исходные данные для расчета:

размеры здания в плане;
несущая способность основания (грунта);
нагрузка на фундамент от собственного веса и вышележащих конструкций.

Геологические изыскания

Многие при самостоятельном возведении каркасного дома пренебрегают изучением характеристик грунта. Важно изучить геологические условия площадки. При проектировании здания специалистами проводятся достаточно затратные геологические изыскания, которые включают в себя бурение и изучение полученного материала в лаборатории. Результатом проведения всех работ становятся точные значения всех характеристик, необходимых для расчета.

В условиях самостоятельного возведения каркасного здания можно выполнить визуальное исследование. Для этого проводят бурение или выкапывают яму на 50 см ниже предполагаемой подошвы фундамента дома. Важно определить тип грунта и убедится в отсутствии водонасыщенных слоев. Тип грунта понадобится при дальнейших расчетах.

Иногда необходимо выполнить проверку несколько раз в разных местах. Даже при условии хорошего качества основания в одной скважине, в почве может располагаться линза неустойчивого грунта. При небольшом ее размере можно попробовать ее обойти, но если она достаточно велика, придется остановиться на другом типе фундамента.

Сбор нагрузок

Нагрузки на здание могут быть временными и постоянными. Постоянные включают в себя вес всех элементов здания, а временные по СП «Нагрузки и воздействия» делятся на два вида: длительные и кратковременные. К длительным относится вес мебели и оборудования, а к кратковременным вес людей и осадки. При расчете в общем случае учитываются такие осадки как снег и ветер. Для фундаментов необходимо знать только вес снегового покрова.

Чтобы собрать постоянную нагрузку от всего здания требуется сосчитать:

вес стен;
вес перекрытий;
вес кровли;
собственный вес фундамента.

Массу конструкций можно свести в одну небольшую таблицу.

Тип конструкции	Вес
Каркасные стены толщиной 150 мм с утеплителем	30-50 кг/м 2
Перекрытие по деревянным балкам утепленное материалом плотностью до 200 кг/м 3	100-150 кг/м 2
Собственный вес фундамента из железобетона	2500 кг/м 3
Кровля с несущими конструкциями
Металлическая	40-60 кг/м 2
Керамическая	80-120 кг/м 2
Из гибкой черепицы	50-70 кг/м 2

Важно! Необходимо не перепутать единицы измерения в таблице. Для всех конструкций, кроме фундаментов значения приведены для квадратного метра (толщина уже учтена).

Эти значения являются нормативными, для получения расчетных понадобится умножить их на специальный коэффициент надежности по нагрузке. Этот коэффициент приводится в СП «Нагрузки и воздействия». Для каркасного дома все значения представлены в таблице.

Тип конструкции	Коэффициент надежности по нагрузке
Деревянные	1,1
Железобетонные плотностью более 1600 кг/м 3	1,3
Изоляционные слои, засыпки, стяжки изготавливаемые в заводских условиях	1,2
Изоляционные слои, засыпки, стяжки изготавливаемые на строительной площадке	1,3

По нормативным документам для жилых зданий нормативная полезная нагрузка (длительная временная) принимается равной 150 кг/м2. Для данного значения коэффициент надежности составляет 1,2. Отсюда получаем расчетное значение 180 кг/м2 площади пола.

Далее приступаем к нахождению нагрузки от снегового покрова. Для этого потребуется уже знакомый СП «Нагрузки и воздействия», в котором в таблице 10.1 указаны значения в зависимости от климатического района. Снеговой район определяется по картам, представленным в СП «Строительная климатология». Коэффициент надежности для снеговой нагрузки принимается 1,4.

Важно! При угле наклона кровли более 60 градусов снеговая нагрузка принимается равной нулю, поскольку при таком скате снег на крыше задерживаться не будет.

Порядок расчета

В первую очередь определяют минимальную площадь основания для всех столбов в сумме. Расчет проводят по формуле:

Значение расчетного сопротивления можно свести в одну таблицу:

Тип грунта основания	Rо на глубине 1,5 м и более, кг/см 2	Rо у поверхности земли, кг/см 2
Галечный с глиной	4,5	3
Гравийный с глиной	4,0	2,7
Крупнозернистый песок	6,0	4,0
Песок средней крупности	5,0	3,33
Мелкозернистый песок	4,0	2,7
Пылеватый песок	2,0	1,33
Супесь или суглинок	3,5	2,33
Глина	6,0	4,0
Насыпной грунт с уплотнением или просадочный	1,5	1,0
Насыпной грунт без уплотнения	1,0	0,67

Важно! Строить на насыпном грунте крайне не рекомендуется. При нахождении его в геологии участка чаще всего выполняют полную замену на крупный или средний песок.

Вычислив значение суммарной площади столбов для каркасного дома, находят требуемые размеры подошвы для одного фундамента и их необходимое количество. В обязательном порядке опоры располагают по углам и примыканиям стен, по периметру распределяют равномерно.

Пример расчета

Для наглядного объяснения рассмотрен расчет столбчатого фундамента для двухэтажного каркасного дома размерами 6 на 6 метров.

Пример представлен на основе следующих исходных данных:

Рассчитываем нагрузки с учетом коэффициентов:

от стен = 100м 2*50 кг/м2*1,1 = 5500 кг;
от перекрытий = 72м2*150кг*1,1 = 11800 кг;
от кровли = 40м2*60кг/м2*1,1 = 2640 кг.

Чтобы рассчитать собственный вес фундаментов принимаем его ширину 400 мм. Предварительно принимается 1 столб на каждые 2 метра периметра здания. Для данного примера 24/2 = 12 шт. Глубина промерзания грунта для выбранного климатического района (по СП «строительная климатология») 1,8 м. Столб должен опираться на 0,2 м ниже глубины промерзания и выходить из земли на 0,5 м. Такое заглубление необходимо, чтобы предотвратить опрокидывание или выпирание при воздействии сил морозного пучения. Получаем значение 2,5 м.

масса всех столбов равна 1,3 *2,5м*0,4м*0,4м*12шт*2500кг/м3 = 15600 кг;
полезная долговременная нагрузка 150кг/м2*72м2*1,2 = 12960 кг;
снеговая нагрузка = 240кг/м2*1,4*40м2 = 13440 кг.

Сумма всех значений составляет 61940 кг.

S = 61940кг/4,0 кг/см2 = 15485см2 на все столбы.

Площадь одного столба = 40см*40см = 1600 см2.

Количество столбов в этом примере на весь фундамент = 15485/1600 = 9,67 шт. Принимаем 10 шт.

В данном случае 4 столба будут располагаться по углам, а остальные 6 необходимо расположить по периметру. Части здания, сильно различающиеся по весу необходимо рассчитывать отдельно и располагать на независимых друг от друга фундаментах (например, основная часть дома и летняя веранда).

Увидев пример, можно понять, что выполнить необходимые расчеты может даже не специалист. Это не займет большого количества времени, но позволит избежать большого количества проблем при эксплуатации. Важно учитывать климатический район строительства и массу основных конструкций. При недостаточной несущей способности фундаментов может происходить растрескивание стен или опрокидывание всего дома.

Расчет несущей способности ленточного фундамента

Ленточный фундамент получил распространение в строительстве благодаря своей универсальности. Конструкция может быть изготовлена как из сборного, так и из монолитного бетона. Такой тип фундамента может с одинаковой успешностью применяться в индивидуальном и в массовом строительстве. Чтобы гарантировать прочность конструкции, ее долговечность и устойчивость, перед началом работ требуется выполнить расчет по несущей способности.

Порядок расчета

При проведении подготовительных конструкторских работ необходимо определиться со следующими значениями:

ширина подошвы (по расчету);
ширина ленты.

Ширина подошвы и ленты будут различаться при строительстве дома на фундаменте т-образного типа. При применении прямоугольного сечения опорной конструкции, эти значения равны. Т-образные ленты применяются для возведения массивных зданий из кирпича, широкая подошва фундамента снижает давление на единицу площади от здания на грунт. Если дом строится по каркасной технологии или из бруса, достаточно прямоугольного фундамента. Расчет подошвы для монолитного и сборного фундамента не отличаются.

Чтобы найти или рассчитать нужные значения, работы проводятся в несколько этапов:

изучение характеристик грунта;
назначение глубины заложения;
сбор нагрузок;
расчет по несущей способности.

Каждый из этих этапов имеет свои особенности, поэтому требует отдельного рассмотрения.

Геологические условия участка

Для частного дома проводить дорогостоящие геологические исследования нецелесообразно. Все, что необходимо узнать это:

тип грунта;
уровень нахождения грунтовых вод;
наличие линз слабого грунта.

Это можно определить двумя способами:

отрывка шурфов;
бурение.

Исследование почвы необходимо проводить на 50 см ниже предполагаемой отметки ленточного фундамента, которая на данном этапе принимается в зависимости от наличия подвала и величины промерзания (подробнее в следующем пункте).

Шурфы представляют собой ямы прямоугольного сечения, земляные работы можно проводить с помощью обычной лопаты. Грунт анализируется по стенкам откопанного шурфа. Бурение в условиях самостоятельного возведения дома можно проводить ручным буром. Анализ проводят по почве на лопастях инструмента.

Необходимо выбрать несколько точек для исследования, все они располагаются под пятном застройки дома. Одну скважину или шурф делают в самой низкой точке участка. Чем больше точек для исследования взять, тем точнее будут результаты, но главное не переусердствовать.

Если грунтовые воды не найдены, можно принимать фундаменты глубокого заложения и обустраивать в доме подвальные помещения. Если УГВ располагается на глубине 1 м от поверхности земли и ниже, самым простым решением станет устройство мелкозаглубленных опор (50-60 см). Более сложным для выполнения вариантом будет устройство заглубленной ленты с дренажом и надежной гидроизоляцией подвала (снаружи и изнутри).

По типу найденных грунтов определяют их несущую способность, которая потребуется в дальнейшем расчете.

Тип грунта	Несущая способность, кг/см 2
Галечный с глиной	4,5
Гравий	4,0
Крупнозернистый песчаный	6,0
Среднезернистый песчаный	5,0
Мелкозернистый песчаный	4,0
Пылеватый песчаный*	2,0
Супеси и суглинки	3,5
Глины	6,0
Просадочные грунты*	1,5
Насыпной уплотненный*	1,5
Насыпной неуплотненный*	1,0

* грунт не подходит в качестве основания. Требуется полная его замена на песок крупной или средней фракции. В данном случае лучше остановиться на применении свайного фундамента или монолитной плиты.

Назначение глубины заложения

Как уже говорилось ранее, отметка подошвы зависит от уровня грунтовых вод. Изучив характеристики основания и обозначив допустимые границы, рассматривают другие факторы.

При наличии подвала, отметку подошвы выбирают не менее чем на 20-30 см ниже пола по подвала. Промерзание почвы также влияет. Лучше опирать конструкции дома на незамерзающий слой почвы. Для различных регионов он отличается. Самые точные значения приведены в СП «Строительная климатология». Значения для некоторых городов приведены в таблице.

Город	Промерзание почвы, м
Москва	1,4
Санкт-Петербург	1,4
Ростов-на-Дону	1,0
Волгоград	1,2
Архангельск	1,8
Нижний Новгород	1,6
Уфа	1,8
Екатеринбург	1,9
Челябинск	2,0
Омск	2,2
Новосибирск,	2,2
Воркута	2,9
Иркутск	2,3
Владивосток	1,6

Сбор нагрузок

Чтобы рассчитать все значения достаточно воспользоваться таблицей.

Расчет ширины подошвы

Рассчитать фундамент можно по формуле:

Пример расчета

Рассчитать нагрузки можно в табличной форме.

Нагрузка	Величина, кг
Наружные стены из бруса толщиной 200 мм	6 м (длина) * 4 шт * 4,5 м (высота) * 160 кг * 1,1 = 19000 кг
Внутренняя стена из бруса толщиной 150 мм	6 м (длина) * 6 м (высота) * 120 кг * 1,1 = 4750 кг
Перегородки из гипсокартона без шумоизоляции	20 м (длина) * 2,7 м (высота) * 27,2 кг * 1,2 = 1770 кг
Перекрытия по балкам толщиной 300 мм	2 шт * 6 м (ширина) * 6 м (длина) * 150 кг * 1,1 = 11880 кг
Кровля	6 м * 6 м * 70 кг * 1,2/соs45ᵒ(угол наклона кровли) = 4260 кг
Полезная нагрузка на перекрытия	2 шт * 6 м * 6 м * 150 кг * 1,2 = 12960 кг
Снег	6 м * 6 м * 180 кг * 1,4 = 9080 кг

В примере ленточный фундамент закладывается под наружные стены и под внутреннюю. Подбираем ширину в зависимости от толщины стен. Предварительно значение ширины равно 25 см. Высота цоколя равна 40 см, глубина заложения 60 см, общая высота фундамента -100 см.

Предварительная масса ленточного монолитного фундамента = (6 м * 4 шт + 6 м * 1 шт) * 1 м (высота) * 0,25 м (ширина) * 2500 кг * 1,2 (коэффициент надежности по нагрузке) = 18750 кг .

В = Р/(L) * R = 82450/(3000 см * 3,5 кг/см²) = 7,85 см.

Такое небольшое значение в примере получено из-за небольшого веса здания из бруса и достаточно высокой несущей способности ленточного фундамента. Принять число меньше ширины стен возможно только при кирпичном здании (допускается свесы кладки до 10 см), но в тоже время принимать значение ширины фундамента меньше 30 см для частного дома не рекомендуется, поэтому остается величина 30 см (под внутреннюю стену можно сделать 25 см). Пример предусматривает прямоугольное сечение ленточного фундамента.

Если предварительная ширина фундамента отличается от конечной в меньшую сторону или в большую менее, чем на 5 см, перерасчет конструкции не требуется. При получении значения отличающегося от предварительного более чем на 5 см в большую сторону расчет проводят еще раз с полученной шириной. В данном случае нужно провести расчет веса фундамента заново, но мы не будем этого делать, так как и так понятно что запас просто огромный.

Рассчитать ленточный фундамент по примеру с учетом несущей способности для дома из бруса просто. Действие не отнимет большого количества времени, но обеспечит высокую надежность.

Читайте также: