Расчет основных параметров фундамента под каркасный дом

Каркасный дом имеет множество преимуществ, среди которых легкость, надежность, возможность строительства на любом грунте. Но при этом необходим правильный расчет всех деталей.

Важнейшую роль играют несущие конструкции, на которых держится здание. Одной из них является фундамент, его расчет заключается в определении опорной площади и нагрузки на грунт, выборе подходящего типа и необходимых размеров. Изучите, как рассчитать все нужные показатели.

Виды фундаментов для каркасных домов

Перед тем как определить параметры фундамента, оптимальные для каркасного дома, нужно выбрать тип основания в соответствии с видом почвыучастка. Рассмотрим плюсы и минусы каждого.

Ленточный фундамент – классика частного домостроения

Ленточный фундамент выдерживает значительные нагрузки, в том числе и на подвижном грунте. Под каркасный дом лучше всего подойдет монолитный или сборный мелкозагрубленный фундамент, имеющий глубину заложения около 0,5 м и возвышающийся над поверхностью земли около 20-30 см.

Недостатком ленточного фундамента считается невозможность перепланировки дома. Поэтому во время проектирования очень важно правильно произвести все расчеты жилого объекта, поскольку потом исправить ничего не получится.

Дом на сваях

Свайно-винтовой фундамент можно применять для любого участка, при этом чаще всего он актуален на сложных почвах. Несмотря на то что сваи располагаются на большую глубину, необходимости в привлечении спецтехники нет, монтаж возможен в любое время года и не требует много времени и финансовых затрат.

Свайная конструкция имеет хорошие показатели несущей способности и при необходимости позволяет проводить ремонтные работы. Сваи устойчивы к воздействию грунтовых вод и промерзанию почвы. Идеальный вариант для небольшого каркасного дома.

Монолитная плита

Плитный фундамент имеет в основе плоскую железобетонную опору. Возводятся основания такого вида на слабых, пучинистых и неоднородных почвах, где содержатся грунтовые воды.

Фундамент надежный, простой в монтаже, устойчив на скользящей почве. Для каркасного дома его применяют очень редко, поскольку он характеризуется дороговизной и необходимостью установки чернового пола.

Простой столбчатый фундамент

Столбчатый фундаментсостоит из отдельно стоящих столбов из бетона.

Верхняя часть конструкции называется оголовком, а нижняя – основанием. Столбики располагаются в местах сосредоточения нагрузки, в частности по периметру каркасного дома и под пересечением стен. Высота их обычно равна высоте пола на первом этаже, то есть около 50-60 см над поверхностью земли.

Столбчатый фундамент очень просто и быстро монтировать, он наиболее приемлемый по цене. Однако есть серьезные недостатки: невысокая несущая способность и возможность монтажа только на непучинистых устойчивых грунтах в теплое время года.

Геологические изыскания

Не только расчет фундамента важен для возведения устойчивого каркасного дома, важны характеристики грунта и геологические особенности. Специалисты, проектирующие сооружения, проводят сложные геологические изыскания – бурение и изучение материала в лаборатории.

Если каркасное здание будет возводиться самостоятельно, то часто достаточно визуального исследования.

С этой целью проводится бурение на глубину ниже подошвы фундамента примерно на 50-100 см. Это поможет определить тип почвы и исключить наличие водонасыщенных слоев. Рекомендуется такую проверку делать в нескольких местах, поскольку неустойчивый грунт может находиться рядом, в пределах постройки.

Полезное:   Выбираем правильный тип фундамента для каркасного дома

Сбор и анализ нагрузок

Нагрузка на фундамент может быть постоянная и временная. В первый тип входят все элементы каркасного дома. Временные нагрузки бывают кратковременными (вес людей) и длительными (вес оборудования, мебели).

Для расчета во внимание берется также вес снегового покрова. Постоянная нагрузка рассчитывается с учетом веса стен, кровли, перекрытий, веса самого фундамента. Масса конструкций по типу представлена ниже.

Стены толщиной 150 мм в каркасном доме с утеплителем: 30-50 кг/кв. м.Стены из бруса и бревен: 70-100 кг/кв. м.Стены из кирпича толщиной 150 мм: 200-270 кг/кв.

м.Стены из железобетона толщиной 150 мм: 300-350 кг/кв. м.Металлическая кровля: 40-60 кг/кв. м.Керамическая кровля: 80-120 кг/кв.

м.Кровля из гибкой черепицы: 50-70 кг/кв. м.Собственный вес железобетонного фундамента: 2500 кг/куб. м.

Указанные значения относятся к нормативным. Чтобы получить расчетные показатели их необходимо умножить на специальный коэффициент надежности по нагрузке. Ниже они указаны для каркасного дома.

Деревянные: 1,1.Железобетонные с плотностью выше 1600 кг/куб м: 1,3.Засыпки, изоляционные слои, стяжки, выполненные в заводских условиях 1,2.Засыпки, изоляционные слои, стяжки, выполненные на строительной площадке 1,3.

Расчет несущей конструкции

Долговечность и качество любого здания напрямую зависит от прочности фундамента. Поэтому на этапе проектирования важной задачей является расчет оптимального значения размеров основы.

Что нужно рассчитать

Несущая способность грунтов и масса дома являются основополагающими показателями для расчетов. Благодаря им имеется возможность определить способность почвы выдержать нагрузку дома с конкретной площадью опоры и массой. Строительство будет возможным только тогда, когда показатели несущей способности почвы больше, чем давление на нее здания, иначе нужно проводить изменения в размерах и увеличивать ширину основания.

Для расчета несущей способности фундамента учитывают площадь основания и глубину его заложения. Эти параметры важны при определении возможной усадки конструкции в течение двух лет после строительства. Если усадка будет неравномерной, то по стенам или фундаменту могут пойти трещины, дом перекосится или вовсе разрушен.

Существует множество факторов, из-за которых фундамент может опускаться неравномерно. Прежде всего, это малая плотность грунта, чрезмерная пучинистость, большая нагрузка, неправильная форма построенного фундамента.

Глубина заложения несущих конструкций: тип грунта

Перед проведением расчетов требуется определить структуру грунта, глубину его промерзания и расположение уровня грунтовых вод.

Это позволит установить оптимальную глубину заложения фундамента. Несущая конструкция будет максимально крепкой при заложении на однородный грунт, который усаживается равномерно. В учет также берется тип почвы.

Хрящевой грунт– это сочетание камней и гравия.Минимальная глубина заложения в этом случае составляет 0,5 м. На определение точного показателя здесь влияет только уровень грунтовых вод и вес сооружения.

На скальном участке, где преобладают плотные горные породы, фундамент закладывают на небольшую глубину, при этом лишь сняв верхний тонкий слой почвы.Песчаный грунтхорошо впитывает воду, которая на поверхности не застаивается. За счет этого и незначительного промерзания глубина основания может быть около 50-70 см. Она увеличивается до уровня промерзания в том случае, когда грунт пылевидный или мелкозернистый, а расположение грунтовых вод высокое.Полезное:   Наружная отделка дома из фасадных и цокольных панелейОсобенностью песчаных почв также является риск сильного проседания из-за высоких показателей уплотнения при нагрузке.

Поэтому цоколь должен быть высоким, а глубина может быть увеличена до 70-100 см.Фундамент для глинистого грунтанеобходимо закладывать ниже точки промерзания.Особенно придерживаться этих рекомендаций нужно при высоком уровне грунтовых вод. Такая почва наиболее опасна, так как сжимается при сильной нагрузке и вспучивается при замерзании. Чтобы избежать трещин, требуется высокопрочный фундамент.

Уровень грунтовых вод

Заложение фундамента на определенную глубину зависит и от уровня грунтовых вод. Факторы влияния:

Заложение несущей конструкции на глубину от 50 см необходимо, если грунтовые воды залегают глубже замерзания грунта более чем на 100 см.В случае нахождения грунтовых вод ниже уровня промерзания менее 100 см, устраивают гравийно-песчаную подушку от дна основания до уровня промерзания грунта, а несущую конструкцию погружают на глубину не менее 50 см.При одинаковом уровне промерзания и грунтовых вод или если грунтовые воды протекают высоко, закладку фундамента делают ниже уровня промерзания. Бывает исключение, если здание отапливается круглый год или грунт песчаного типа.

Площадь несущей конструкции

Площадь фундамента рассчитывается на основе того факта, что почва не должна проседать под давлением каркасного дома.

Проседание случается, если нагрузка на грунт избыточна из-за большого веса здания. Чтобы ее уменьшить, требуется увеличение площади основы под фундамент. При выборе ленточного типа несущей конструкции нужно увеличить ширину ленты.

Для уменьшения нагрузки на грунтпри выборе столбчатого фундамента необходимо увеличить размеры и количество столбов. Расстояние между ними должно быть около 100-250 см.

Определяют его индивидуально, в зависимости от несущей способности грунта и веса здания. Обычно расстояние составляет 100-200 см на песчаной почве и супесях, 200-250 см – на глинистом, хрящевом, скальном грунтах. Далее рассмотрим пример расчета размеров фундамента.

Расчет площади основания

При строительстве каркасного дома бывает достаточно столбчатого фундамента. Чтобы определить нагрузку на грунт требуется просуммировать вес фундамента и вес здания. Это позволит понять выдержит ли почва планируемое строение.

Итак, допустим, столбики будут иметь диаметр 20 см и глубину 1,9 м. Опорная площадь равняется 3,14 х 10 см х 10 см = 314 кв. см.

Вес столбика будет 143 кг, а объем 0,6 куб. м. Понадобится 30 столбиков, поскольку длина стен составляет 30 м, а расстояние равняется 1 м.

Исходя из этого, общий вес равен 30 х 143 кг = 4290 кг, опорная площадь – 30 х 314 кв. см = 9420 кв. см.

Общий вес каркасного дома составит 27000 кг.Для расчета нагрузки на грунт необходимо разделить это число на опорную площадь, получится 2,88 кг/кв. см.

Несущую способность сухого грунта можно взять за 2 кг/кв. см. Это значит, что для строительства каркасного дома такой площади фундамента недостаточно и нужно увеличить количество или размер столбов.

Видео: самостоятельный расчет ленточного фундамента

Закладка Постоянная ссылка.

Дата: 24-02-2015Просмотров: 1612Рейтинг: 31

Каркасный дом отличается надежностью, легкостью и возможностью быть возведенным практически на любых почвах, в том числе проблемных в плане строительства: на песчаном грунте, промерзающих почвах в холодных зонах и т.

п. Во избежание трансформаций постройки все ее параметры должны быть рассчитаны до мелочей. В первую очередь это касается фундамента, материалы, устройство и размеры которого должны четко соответствовать требованиям технологии.

Схема установки арматуры из плоских арматурных каркасов и сеток и опалубки ленточных фундаментов.

Какие фундаменты используются для каркасных домов

Чтобы правильно определить все параметры фундамента своего будущего дома, застройщик сначала должен выбрать тип основания, подходящий именно для каркасного объекта и имеющегося на участке типа грунта.

Их несколько, и у каждого есть свои плюсы и минусы:

Схема ленточного фундамента.

Ленточный фундамент (обычно под каркасный дом монтируется мелкозаглубленный сборный или монолитный). Подобная конструкция будет надежной и устойчивой опорой, сможет выдержать значительные нагрузки, не двигаясь с места даже при расположении на подвижном грунте. Ленточная мелкозаглубленная основа погружена в землю примерно на 0,5 м, а над поверхностью земли у такого фундамента уровень составляет около 20-30 см.

Среди недостатков данной конструкции основными считаются невозможность перепланировки и довольно высокая цена. По этим причинам на этапе проектирования жилого объекта необходимо произвести максимально точные расчеты, поскольку возможности что-либо изменить после сооружения уже не будет.Свайно-винтовой, подходящий практически для любого участка, но чаще всего возводимый на сложных почвах. Винтовые сваи можно ввернуть на довольно приличную глубину без использования спецтехники, такое основание отличается хорошими показателями несущей способности.

Винтовая конструкция дает ощутимую усадку, но не требует значительных финансовых затрат, быстро монтируется в любое время года, устойчива к промерзанию грунта и воздействию грунтовых вод, удобна в плане ремонта.Плитный, основным элементом которого является плоская железобетонная опора. Такие основания возводятся, как правило, на пучинистых, неоднородных и слабых почвах с высоким содержанием грунтовых вод. Из-за устойчивого положения плиты на скользящей почве, невзирая на нагрузку, создаваемую домом, плитный фундамент также называют плавающим.

Он характеризуется высокой надежностью и простотой монтажа, но имеет и определенные недостатки (в частности, дороговизна и необходимость устройства чернового пола), вследствие чего под каркасный дом, привлекающий застройщиков в основном экономичностью и быстротой строительства, используется реже.Столбчатый, представляющий собой отдельно стоящие бетонные столбы, нижняя часть которых называется основанием, верхняя — оголовком. Они располагаются по периметру здания, под пересечениями стен внутри него и в иных местах сосредоточения нагрузки. При этом оголовки должны находиться в идеально ровной горизонтальной плоскости, так как именно на них будет устанавливаться каркас дома.

Их высота, как правило, равна высоте пола первого этажа и в среднем составляет 50-60 см от поверхности земли. Основными достоинствами столбчатой несущей конструкции являются ее невысокая цена, быстрота и простота монтажа даже собственными силами. Из минусов можно отметить невысокую несущую способность (рассчитан на легковесные постройки), монтаж лишь в теплое время года (во избежание изменений в конструкции) и только на устойчивых непучинистых грунтах.

Вернуться к оглавлению

Схема столбчатого фундамента.

Поскольку от прочности фундамента зависят качество и долговечность всего строения, правильно рассчитать будущую основу (то есть определить ее оптимальные размеры) необходимо еще на этапе проектирования объекта. Основой таких расчетов являются несущая способность почвы (так называемый коэффициент сопротивления) и масса дома.

Целью же расчета служит определение способности грунта выдержать нагрузку сооружения с конкретной массой и площадью опоры.

Если давление конструкции на почву окажется меньше несущей способности последней, можно осуществлять строительство с заложенными в расчет параметрами, в противном случае необходимы корректировки, при которых должна быть прежде всего увеличена ширина основания.

Фундамент на склоне.

Основными параметрами при расчете фундаментаявляются глубина его заложения и площадь основания.

Именно они будут играть решающую роль в противодействии негативному влиянию усадки конструкции в первые 2 года после ее сооружения. Как известно, неравномерная усадка основания приводит к образованию трещин в нем самом и стенах дома, их перекосу и даже разрушению здания. Фундамент может неравномерно опускаться вследствие действия различных факторов, в том числе высокой пучинистости грунта, его малой плотности, негоризонтального расположения основания или слишком большой нагрузки на грунт.

Вернуться к оглавлению

Корректный расчет фундамента требует первоначального изучения структуры грунта на участке, глубины его промерзания и уровня грунтовых вод.

С учетом всех этих факторов в дальнейшем определяется оптимальная глубина заложения несущей конструкции. Последняя будет крепкой, если основанием ей будет служить однородный грунт, который равномерно осаживается, не провоцируя возникновения перекосов и трещин. Глубина заложения фундамента будет зависеть и от типа грунта (он может быть хрящевым, скальным, глинистым и суглинком, песчаным и супесью).

Вернуться к оглавлению

Схема расчета арматуры для фундамента.

Хрящевой грунт представляет собой сочетание гравия и обломков камней.

Основание на таком грунте закладывается на глубину не менее 0,5 м. При этом глубина заложения несущей конструкции определяется весом строения и уровнем грунтовых вод, глубина промерзания на данный параметр влияния не оказывает. Скальный грунт, представляющий собой плотные горные породы типа базальта, гранита, известняка, позволяет закладывать фундаментпочти на поверхности, сняв лишь покрывающий породы тонкий слой почвы.

Через песчаный грунт хорошо проходит вода, поэтому она не застаивается близ поверхности, даже несмотря на высокий уровень залегания грунтовых вод. Данный фактор и незначительное промерзание песчаного грунта позволяют закладывать основание здания на глубину 50-70 см. Если грунт мелкозернистый или пылевидный, а грунтовые воды в нем располагаются высоко, то повышается риск значительного промерзания такого грунта, и тогда глубина заложения фундамента должна быть увеличена до глубины промерзания грунта.

Расчет глубины заложения фундамента

Кроме того, нужно принимать во внимание, что под нагрузкой песчаный грунт сильно уплотняется, и тяжелое строение рискует существенно осесть, поэтому специалисты советуют делать высокий цоколь. Данные рекомендации в полной мере применимы и к глиняно-песчаным грунтам — супесям, содержащим 3-10% глины. Рекомендуемая глубина заложения несущей конструкции для них увеличивается до 70-100 см.

Фундамент на глинистом грунтерекомендуют закладывать чуть ниже глубины промерзания грунта. Соблюдение этого правила особенно важно, если на участке зафиксирован высокий уровень грунтовых вод.

Этот тип грунта имеет тенденцию к сжатию при нагрузке и вспучиванию при замерзании, что дает эффект выталкивания фундамента на поверхность. Чтобы при этом основание не треснуло, рекомендуется монтировать высокопрочный фундамент, отдавая предпочтение столбчатому типу. Несущая конструкция на суглинке, который включает песок и не менее 10-30% глины, также закладывается ниже глубины промерзания грунта.

Вернуться к оглавлению

Влияние данного фактора на глубину заложения фундамента характеризуется следующими зависимостями:

Расчет условной ширины подошвы фундамента.

Если грунтовые воды залегают более чем на 200 см ниже глубины промерзания грунта, то несущая конструкция может быть заложена на глубину 50 см и ниже.Если воды залегают не слишком глубоко, но ниже, чем уровень промерзания грунта, основание либо закладывают на глубину промерзания, либо от уровня промерзания грунта до дна фундамента устраивают гравийно-песчаную подушку (при этом хорошо ее утрамбовывая), а несущую конструкцию закладывают на глубину 50 см и ниже.Если грунтовые воды доходят до отметки промерзания грунта, то глубина заложения основания должна превышать уровень промерзания грунта не менее чем на 10 см.Высокое расположение грунтовых вод требует закладки фундамента ниже уровня промерзания грунта. Исключением в данном случае является наличие песчаного грунта и круглогодичного обогрева строения.

Вернуться к оглавлению

Оптимальную глубину заложения несущей конструкции под каркасный дом определяют обычно с учетом следующих положений:

Схема расчета монолитного ленточного фундамента.

Если грунт под строящимся объектом пучинистый, то фундамент необходимо закладывать ниже уровня промерзания грунта. К примеру, в средней полосе РФ глубина заложения должна составить около 150 см, так как уровень промерзания грунта находится в пределах 120-140 см. К западу и югу страны глубина промерзания уменьшается, а к востоку и северу увеличивается.

Путем многолетних наблюдений специалистами была установлена глубина промерзания грунта в каждом регионе РФ (иногда даже с разбивкой по районам, если отклонения в показателях были существенными). Информацию о ней можно узнать в местных геодезических, строительных или проектных организациях.Если каркасный дом предназначен для круглогодичного проживания и, соответственно, в холодный период года будет отапливаться, то можно не учитывать указанный в пункте 1 фактор и закладывать несущую конструкцию выше.Основанием для фундамента должен служить хорошо слежавшийся, плотный грунт, поэтому несущую конструкцию закладывают как минимум ниже 50 см. Слой рыхлого грунта при этом должен быть снят, дно выровнено горизонтально, обустроена тщательно утрамбованная песчаная подушка высотой 15-20 см.Под внутренние капитальные стены основание закладывается на глубину 50 см.

Вернуться к оглавлению

Формула для расчета площади фундамента.

Оптимальная площадь основания выбирается с учетом того, что грунт не должен проседать под давлением, которое создаст построенный каркасный дом.

Грунт проседает под весом здания, когда нагрузка на него избыточна. Эту нагрузку уменьшают путем увеличения площади основы под фундамент. Для этого в случае с несущей конструкцией ленточного типа увеличивают ширину ее так называемых стен, на которых будут базироваться стены здания.

При возведении дачных домов и иных легких сооружений, к которым относятся и каркасные, специалисты не рекомендуют монтировать расширенный ленточный фундамент во весь его размер. Расширенным обычно делается только основание несущей конструкции, при этом его бетонируют и армируют. Толщина фундаментав таких случаях обычно соответствует толщине стены здания.

Для столбчатых оснований увеличивается количество столбов и их размеры (длина и ширина), которые доводятся до 50 см. Столбы устанавливаются на расстоянии 150-250 см друг от друга.

Расстояние в каждом конкретном случае определяется весом здания и несущей способностью грунта. Например, на супесях и песчаном грунте между столбами в среднем оставляют 150-200 см. На хрящевом, скальном, глинистом грунтах и суглинке это расстояние, как правило, составляет 200-250 см.

Вернуться к оглавлению

Конструкция любого основания имеет 2 характерные плоскости: верхнюю, на которую опирается дом, и нижнюю — плоскость контакта фундамента с грунтом.

Верхняя плоскость именуется плоскостью обреза фундамента, а нижняя — плоскостью его подошвы. Сопротивление материала несущей конструкции нагрузке, как правило, значительно выше сопротивления грунта основания. Поэтому площадь подошвы должна быть больше, чем площадь обреза, лишь в очень редких случаях их размеры могут совпадать.

Расчет ленточного фундамента.

Чтобы несущая конструкция была прочной, надежной и прослужила долгие годы, площадь ее подошвы должна удовлетворять следующему неравенству: S>a×F/(b×R), включающему:

S — минимальное расчетное значение площади подошвы несущей конструкции, см².a — коэффициент надежности, который обычно принимается равным 1,2.F — нагрузку на основание со стороны возведенного на нем здания (расчет нагрузки на фундаментосуществляется путем суммирования массы всех материалов, используемых при строительстве объекта, без несущей конструкции, а также мебели и техники, которые впоследствии планируются к размещению внутри дома, нагрузки, создаваемой всеми жильцами, и сезонных нагрузок, например, от снежного покрова).b — коэффициент условий работы, зависящий от типа грунта на участке и конструкции дома (в частности, для возведенных на пластичной глине деревянных и каркасных построек, длина которых превышает высоту в 4 раза, этот коэффициент будет равен 1,1, а для любых домов, построенных на мелких песках, b=1,3).R — несущую способность, или расчетное сопротивление грунта, кг/см² (таблицу со значениями данного показателя для каждого типа грунта можно найти по ссылке 5).

Как уже было сказано, фундамент должен, по выражению специалистов, уширяться книзу.

Ими разработан способ нахождения значения предельного уширения несущей конструкции, при котором растягивающие и скалывающие напряжения в теле фундамента либо вовсе отсутствуют, либо настолько незначительны, что можно ими пренебречь. Значение предельного уширения зависит от материала основания и может быть выражено через угол уширения или тангенс данного угла. Тангенс угла уширения равен отношению размера уширения (еще называемого «размер выноса консоли») к высоте несущей конструкции.

Вышеуказанные способы дают возможность правильно рассчитать необходимые размеры как подошвы несущей конструкции, так и ее обреза. Как известно, площадь прямоугольника (каковым обычно и является фундамент) рассчитывается по формуле: L (длина) х b (ширина). Конкретные размеры основания, ширина которого может быть равна длине, если того требуют особенности проекта, могут варьироваться в пределах найденной оптимальной площади несущей конструкции.

Источники:

• pro-karkas.ru
• moifundament.ru