Пример расчета ленточного фундамента по несущей способности грунта для дома из кирпича

В данной статье приведена методика расчета фундамента для дома из кирпича по несущей способности грунта. Мы расскажем какие основные данные необходимо учитывать, при расчете фундамента, как правильно эти данные обрабатывать и на что обращать внимание. Эта статья поможет Вам самостоятельно рассчитать фундамент дома из кирпича.

Описание дома

Одноэтажный дом из кирпича. Состав помещений изображен на чертеже.  Площадь нетто - 84,1 м².  Площадь жилая - 72,6 м². Площадь крыши - 175,8 м².  Габаритные размеры дома: 8,9 х 11,9 х 5,55 м.

Общий вид дома

Планировка

Разрез дома

Схема фундамента дома 8,9 м х 11,9 м.

Строительство дома предполагается на мелкопесчаном грунте. Объективные данные: глубина промерзания до 1,4 м; расстояние от планировочной отметки до уровня грунтовых вод в период промерзания грунта превышает расчетную глубину промерзания более чем на 2 м. Место строительства – Московская область.

Учитывая объективные данные, принимаем глубину заложения фундамента 1 м, шириной 0,4 м (предварительные данные). Длина фундамента согласно принятой  схеме - 53,5 м. Общая площадь подошвы фундамента: длина 53,5 м х ширина 0,4 м = 21,4 м² .

Элементы конструкции и применяемые материалы:

• фундамент – ленточный, монолитный железобетонный;
• цоколь – полнотелый кирпич;
• наружные стены - полнотелые кирпичи (в 2 кирпича) с утеплением, внутренние стены - пустотелые кирпичи (в 0,5 кирпича);
• конструкция крыши - деревянная, двухскатная. Угол наклона – 30 градусов. Объем древесины стропильной конструкции крыши: 13,9 м³;
• окна - деревянные, двойные. Двери наружные - металлические, внутренние - деревянные;
• кровля - керамическая черепица;
• фасад - тонкослойная штукатурка;
• отопительный котел установлен на отдельный фундамент;
• пол – деревянный брус, половая доска;
• потолочное перекрытие – плиты перекрытий из газобетона;
• цокольное перекрытие – плиты перекрытий из газобетона;
• утеплитель, гидроизоляция.

Расход строительных материалов и их вес(а):

• бетон марки М 150 для ленточного ЖБ монолитного фундамента. Объем фундамента (предварительный) определяем расчетом: ширина 0,4 м х высота 1,0 м х длина 53,5 м = 21,4 м³. Удельный вес железобетона – 2500 кг/м³ или 2,5 т/м³ (по данным СНиП II-3-79). Считаем вес фундамента: объем 21,4 м³ х 2500 кг/м³ = 53500 кг или 53,5 т (предварительные данные);
• кирпич керамический полнотелый одинарный М 125 (ГОСТ 530-2007) для наружных стен, толщиной в 2 кирпича. Длина периметра стен составит 11,9 +11,9 + 8,9 + 8,9 = 41,6 м. Высота стен – 2,6 м . За вычетом окон и дверей объем стен составит 41,6 х 2,6 х 0,5 = 44,7 м³. На 1 м³ , сплошной стены необходимо 394 штук одинарного кирпича и раствора 0,240 м³. Всего необходимого кирпича 44,7 х 394 =17612 штук. При весе 1 кирпича 3,4 кг, вес наружных стен составит 17612 х 3,4 = 59880 кг . Или 59,9 т.

На 1 м³ кладки необходимо цементного раствора - 0,240 м³. Удельный вес цементно-песчаного раствора 1,8 т/м³ (по данным СНиП II-3-79). На наружные стены потребуется 44,7 х 0,240 =10,7 м³ раствора. Всего вес раствора на наружные стены составит 10,7 х 1,8  = 19,3 т.

Общий вес наружных стен составит 59,9 + 19,3 = 79,2 т;

• кирпич керамический полнотелый одинарный М 125 (ГОСТ 530-2007) для цоколя, толщиной в 2 кирпича, высотой в 1 ряд. При периметре фундамента 41,6 м объем цоколя составит 41,6 х 0,5 х 0,130 = 2,7 м³ . На 1 м³ сплошной стены необходимо 394 штуки кирпича и 0,240 м³ раствора. Вес цоколя составит: по кирпичу – 2,7 х 394 =1064 шт. При весе 1 кирпича 3,4 кг это будет 3617 кг или 3,6 т. Цементно-песчаного раствора на 2,7 м³ кладки необходимо 0,65 м³. Это составит 0,65 х 1,8 = 1,17 т раствора. Общий вес цоколя 3,6 + 1,17 = 4,77 т;

• кирпич керамический пустотелый одинарный М 100 (ГОСТ 530 – 95) для внутренних стен. Общая длина внутренних стен составляет 39,2 м. При сплошной кладке в пол кирпича, с вычетом объема внутренних дверей, получаем объем внутренних стен 39,2 х 0,120 х 2,6 = 12,2 м³ . На 1 м³ сплошной стены необходимо 420 штук кирпича и 0,189 м³ цементно-песчаного раствора. С вычетом объема внутренних дверей необходимое количество кирпичей составит 3800 штук и цементно-песчаного раствора 1,7 м³. Определяем вес внутренних перегородок. Вес кирпичной кладки 3800 х 2,5 кг (вес 1 кирпича) = 9500 кг , или 9,5 т. Вес раствора 1,7 х 1,8 = 3.06 т. Общий вес составит 9,5 + 3,06 = 12,56 т;

• металл. Сталь на металлические двери: 1 - высотой 2,0 м, шириной 0,8 м с металлической коробкой; 2 - двойная высотой 2,0 м, шириной 1,6 м с металлической коробкой. По сертификату производителя их общий вес составляет 290 кг или 0,29 т;
• лесоматериалы (хвойных пород) для сооружения: внутренних деревянных дверей, обналички; короба окон из бруса; пола из бруса и половой доски; стропил крыши из бруса, доски, горбыля;  фронтона крыши из досок. Обмер всех составных элементов этих конструкций (по выполненным эскизам) составил объем в сумме 19,5 м³. Удельный вес хвойных пород древесины – 500 кг/м³ (по данным СНиП II-3-79). Определяем вес всего использованного лесоматериала - 19,5 х 500 = 9750 кг или 9,75 т;
• плиты перекрытий из газобетона. Для потолочного и цокольного перекрытия. Предполагается применить плиты ПП 60.2,5-4,5 (ГОСТ 19570-74). Удельный вес плит 0,63 т/м³. Общая площадь перекрытий составляет 8,9 х 11,9 = 106,0 м² х 2 = 211,8 м². При стандартной толщине перекрытия 0,22 м объем составляет  211,8 х 0,22 = 46,6 м³. Общий вес перекрытий будет составлять 46,6 х 0,63 = 29,36 т;
• черепица керамическая (ГОСТ 1808—71 ) для покрытия крыши. Вес 1 м² -  46,5 кг. Общий вес черепицы 175,8 х 46,5 кг = 8174 кг или 8,2 т;
• утеплитель для пола. Необходимо утеплить пол площадью  8,9 х 11,9 = 106 м².  Для утепления пола применим маты минераловатные с удельным весом 35 кг/м³, толщиной 0,1 м. При этом вес утепления составит - 0,371 т;
• утеплитель для внешних стен. Периметр стен 41,6 м, высота 2,6 м. Общая площадь утепления стен 41,6 х 2,6 = 108,16 м². Для утепления стен применим ЭППС толщиной 0,1 м и плотностью 35 кг/м³. Вес утеплителя  108,16 х 0,1 х 35 = 0,379 т;
• утеплитель для крыши. Крышу будем утеплять по чердачному перекрытию минеральной ватой или ЭППС толщиной 0,2 м и плотностью 35 кг/м³. Площадь утепления 106 м². Вес утеплителя 106 х 0,2 х 35 = 0,742 т;
• гидроизоляция для фундамента и крыши. Для фундамента применяем «Акваизол СБС» (ТУ 30510965-001), в два слоя. Удельный вес материала - 2,5 кг/м². Длина фундамента 30 м. При укладки «Акваизола» в один слой шириной 0,5 м нам необходимо 53,5 х 0,4 = 21,4 м² материала, а при двух слоях 21,4 х 2 = 42,8 м². Вес гидроизоляции составит 42,8 х 2,5 = 107 кг или 0,1 т. Для крыши применим гидроизоляционную мембрану с плотностью 940 кг/м³. Для площади крыши 175,8 м² вес мембраны 175,8 х 940 х 0,0006 = 99,15 кг или 0,099 т. Общий вес гидроизоляции составит 0,199 т;
• остекление. 10 окон. Толщина стекол 4 мм. Общий вес - 980 кг или 0,98 т;
• штукатурка,  тонкослойная, цементно-песчаная смесь для фасада и внутренних перегородок - 0,62 т.

Общий вес дома с нагрузками

• Определяем вес конструкции дома, включая все его элементы.

Эта величина состоит из суммы веса материалов используемых для строительства (а): 53,5 + 79,2 + 4,77 + 12,56 + 0,29 + 9,75 + 29,36 + 8,2 + 0,371 + 0,379 + 0,742 + 0,199 + 0,98 + 0,62 = 200,92 т;

• Определяем снеговую нагрузку на дом.

Расчет проводим в соответствии с требованием ДБН В.1.2-2:2006 «Нагрузки и воздействия» раздел 8.

Площадь крыши 175,8 х 160  = 28128 кг , или 28,1 т. Где 160 кг/м² величина снеговой нагрузки в районе строительства дома.

С учетом угла наклона ската крыши (30 градусов) применяем поправочный коэффициент М = 0,86. 28,1т х 0,86 = 24,1 т.

• Определяем полезную нагрузку от мебели, оборудования, количества людей и т. д., все, что будет находиться в доме.

Эта величина (с запасом) принимается равной общей площади дома умноженная на 180 кг/м². В нашем случае 72,6 х 180  = 13068 кг или 13,0 т. (площадь котельной исключаем, т.к. отопительный котел и коммуникации расположены на отдельном фундаменте).

Итого суммарный вес дома с нагрузками составляет 200,92 +24,1 +13,0 = 238 т.

Рассчитываем удельное давление на грунт

Проводим проверку выбранных размеров нашего фундамента на работоспособность. Проверка проводится по упрощенной методике на соответствие фундамента требованиям ДБН В.2.1.-10-2009 «Основания и фундаменты сооружений». (Приложение Е). (Подробнее смотрите в статье Расчет ленточного фундамента).

Целью расчета является определение соотношения величин удельного давления на грунт под подошвой фундамента от веса дома - Р т/м² и расчетного сопротивления грунта - R т/м². Расчетное сопротивление грунта характеризует  его способность воспринимать  нагрузку от здания без осадки. Величина Р определяется расчетом, а R регламентируется ДБН В.2.1.-10-2009.

Главным требованием для надежной работы фундамента является соблюдение условий, при которых величина P должна быть меньше величины R.

Определяем удельное давление на грунт под подошвой фундамента Р т/м².

Для этого общий вес дома с нагрузками 238,0 т делим на площадь подошвы фундамента 21,4 м² получаем Р = 11,12 т/м².

По таблице Е.2 ДБН находим что R для мелких песков составляет 20,0 т/м². При определении R, поскольку не проводились геологические исследования грунта, из таблицы выбираем самый минимальный показатель этой величины  (показатели пористости,  влажности и насыщенности водой грунта).

Как видим R больше Р, что соответствует главному условию надежной работы фундамента.

Для создания запаса прочности фундамента, перекрывающего неточности в выборе исходных данных, необходимо чтобы величина R была на 15-20% больше, чем Р. У нас, при 20% запасе, достаточно выполнить условие - величина Р должна быть не более 16,0 т/м² (контрольная величина).

Проверка и корректировка размеров фундамента

Исходя из полученных расчетных данных, для экономии средств, целесообразно уменьшить размеры фундамента. Будем поэтапно искать оптимальный вариант.

Уменьшаем ширину фундамента на 15 см (т.е. принимаем ширину 25 см), при этом площадь подошвы фундамента будет составлять 13,4 м².

Определяем Р, которое будет составлять: 238,0 / 13,4 м2 =  17,76 т/м², что несколько превышает допустимое Р=16,0 т/м².

В связи с уменьшением веса фундамента, проведем уточненную проверку Р. Вес фундамента при ширине подошвы - 25 см составит 53,5 х 0,25 х 1,0 х 2,5 = 33,4 т. При этом суммарный вес дома с нагрузками будет 238 - 53,5 + 33,4 = 217,9 т.

Определяем Р -  217,9 / 13,4 = 16,26 т/м2. Эта величина так же выше контрольной контрольной - 16,0 т/м2.

Значит, необходимо увеличть ширину фундамента. Возьмем ширину 0,3 м. Тогда площадь фундамента будет 53,5 х 0,3 = 16,05 м². Вес фундамента = 53,5 х 0,3 х 1 х 2,5 = 224,63 т. Удельное давление Р = 224,64 / 16,05 = 14 т/м². Данная величина полностью удовлетворяет контрольной. Полученные результаты расчета могут считаться окончательными.