Расчет фундамента под дом, для дома из бруса и из кирпича
Газобетон как стройматериал во многом превосходит традиционные кирпич, бетон и дерево, особенно при применении в индивидуальном строительстве. Его преимущества – дешевизна производства, транспортировки и хранения, укладки, обработки и эксплуатации, высокие теплоизоляционные характеристики, хорошие показатели влагонепроницаемости и морозоустойчивости, небольшой вес и высокая прочность при низкой плотности. Но современные материалы требуют точности в использовании, и расчет фундамента под дом – одно из условий эффективного применения газо- или пенобетона в строительном секторе.
Строительство фундамента: преимущества и недостатки конструкции для газобетонного здания
Ленточное армированное основание
Идеальным основанием для газобетонного здания считается монолитный ленточный фундамент – он равномерно распределяет нагрузку от веса дома по поверхности бетонной ленты, а в случае газобетонного сооружения такое основание можно сделать мелкозаглубленным, то есть, более дешевым, но не менее прочным, чем фундамент глубокого заложения.
Преимущества газобетона в индивидуальном секторе проявляются ярче, чем в промышленном строительстве, и это благодаря следующим положительным свойствам:
- Газобетон – превосходный теплоизолятор, даже если он используется не только для возведения стен, но и самого фундамента под дом из газобетона. Удержание тепла способствует повышению энергосбережения, а значит – экономии на отопительные расходы;
- Строительные блоки под газобетонный дом имеют высокую точность размеров и минимальные погрешности, включая отклонения в размерах системы «гребень-паз», которая позволяет строить идеально ровные стены без постоянного контроля уровнем, отвесом или нивелиром. Работа с газоблоками по силам даже неопытному начинающему строителю. Высокая скорость укладки блоков также достигается точными размерами и внушительными габаритами изделий – стандартный размер газобетонного изделия – 200 х 200 х 600 мм;
- Здание из газобетона всегда будет поддерживать оптимальный микроклимат в помещениях, так как высокие показатели паро- и воздухонепроницаемости создают для этого максимально благоприятные условия;
- Пожаробезопасность и экологичность компонентов строительного изделия;
- Но основное достоинство газобетона – его маленький удельный вес, который позволяет применять для сооружений любые фундаменты, и выбор конструкции будет зависеть не от параметров дома, а от других факторов – свойств грунта, климатических и сейсмических условий в регионе, и т.
д. Легкий вес – это невысокая нагрузка на основание любой конструкции, будь то фундамент из кирпича или столбов.
Из недостатков использования газобетона в частном строительстве следует отметить необходимость защиты стен от погодных условий: это делается обустройством дополнительной тепло-и гидроизоляции совместно с декоративной отделкой стен.
Правильный и точный расчет нагрузок на материал фундамента
Проводя расчет фундамента под кирпичный дом, нужно узнать параметры нагрузки от массы строения, включая мебель, вес жильцов, бытовой техники, коммуникаций, и т.д. Предварительные расчеты заключаются в вычислении площади стен дома плюс площади перекрытий и крыши. Затем каждое значение площади отдельной конструкции нужно умножить на удельный вес стройматериалов этой конструкции – эти параметры указаны в таблицах ниже:
Удельная масса 1 м2 несущих и внутренних стен | Удельная масса 1 м2 кровельного покрытия | Удельная масса 1 м2 внутренних и наружных перекрытий | ||||
Стены каркасно-щитового типа толщиной до 150 мм с теплоизоляцией | 30-50 кг/м2 | Жестяная кровля | 20-30 кг/м2 | Деревянные перекрытия чердака со слоем теплоизоляции, плотностью ≤ 200 кг/м3 | 70-100 кг/м2 | |
Бревенчатые стены и стены брусовой конструкции | 70-100 кг/м2 | Рубероид | 30-50 кг/м2 | Деревянные перекрытия чердака со слоем теплоизоляции, плотностью ≤ 500 кг/м3 | 150-200 кг/м2 | |
Стены из кирпича, 150 мм толщиной | 200-270 кг/м2 | Шифер | 40-50 кг/м2 | 100-150 кг/м2 | ||
Стены из железобетона, 150 мм толщиной | 300-350 кг/м2 | Черепица глиняная | 60-80 кг/м2 | Перекрытия цоколя со слоем теплоизоляции, плотностью ≤ 500 кг/м3 | 200-300 кг/м2 | |
– | – | – | – | Перекрытия из железобетонных плит | 500 кг/м2 | |
Компьютерный расчет фундамента под дом из кирпича
Как выбрать тип конструкции фундамента
При решении, какой фундамент выбрать, обычно сталкиваются два разных мнения: выбрать конструкцию монолитной и глубокозаглубленной основы, или предпочесть легкое основание под домики из дерева или других легких стройматериалов.
Неоспоримо одно – на непучинистой скалистой или песчаной почве оптимальным выбором будет монолитный плитный фундамент небольшой толщины (≤ 200 мм), для остальных домов нудно рассчитывать нагрузочную способность основания. Таблица наглядно отражает справочные данные по сопротивлению тех или иных типов грунта:
Типы грунта | Сопротивление грунта (кг/см |
|
Плотный | Средне плотный | |
Грунт песчаный гравелистый, грунт песчаный крупной фракции с любой влажностью | 4,5 | 3,5 |
Пески средней крупности (независимо от их влажности) | 3,5 | 2,5 |
Мелкий песок | ||
Песок с низкой влажностью | 3,0 | 2,5 |
Песок влажный и водонасыщенный | 2,0 | 2,0 |
Песок влажный | ||
Песок мало влажный | 2,5 | 2,0 |
Песок очень влажный | 2,0 | 1,5 |
Песок водонасыщенный | 1,5 | 1,0 |
Грунт глинистый и пластичный | ||
Твердая глина | 6,0 | 3,0 |
Пластичная глина | 3,0 | 1,0 |
Грунт крупнообломочный, щебневый, с присутствием гальки или гравия | 6,0 | 5,0 |
Также основание может быть сборным – из блоков ФБС заводского производства. Быстрая сборка из готовых изделий сокращает время строительства, а значит, и строительную смету. Для газобетонных зданий сборное основание применять нет смысла, так как они рассчитаны на высокие нагрузки. Кроме того, фундамент из ФБС изделий нужно дополнительно гидроизолировать, что сделает конструкцию еще дороже. Данные из таблицы ниже можно использовать, чтобы провести расчет столбчатого фундамента по удельной массе, или любого другого типа основания:
Тип бетона по заполнителю | Удельная масса 1 м3, тонн |
Железобетон | 2,5 |
Бетон на гравии или щебне из камня | 2,4 |
Туфобетон | 1,2-1,6 |
Пемзобетон | 0,8-1,6 |
Бетон на шлаке вулканическом | 0,8-1,6 |
Керамзитобетон на керамзитовом песке, керамзитопенобетон | 0,5-1,8 |
Керамзитобетон на кварцевом песке | 0,8-1,2 |
Керамзитобетон на перлитовом песке | 0,8-1 |
Шунгизитобетон | 0,1-1,4 |
Перлитобетон | 0,6-1,2 |
Шлакопемзобетон (термозитобетон) | 1-1,8 |
Шлакопемзопено- и шлакопемзогазобетон | 0,8-1,6 |
Бетон на гранулированных доменных шлаках | 1,2-1,8 |
Аглопоритобетоны на котельных (топливных) шлаках | 1-1,8 |
Бетон на зольном гравии | 1-1,4 |
Газозолобетон и пенозолобетон | 0,8-1,2 |
Газобетон, пенобетон, газосиликат и пеносиликат | 0,3-1 |
Вермикулитобетон | 0,3-0,8 |
Расчет столбчатого основания в программе
Практический расчет фундамента ленточного типа
Возводя газобетонный частный дом, основную массу математических расчётов придется проводить своими силами, исходя из справочных данных, и расчет ленточного фундамента – тоже. Помня, что от качества строительства и надежности основания будет зависеть длительность эксплуатации всего жилья, расчеты следует проводить с максимальной точностью. На практическом примере подробно разберем самый простой вариант методологии расчета фундамента ленточного типа для газобетонного строения.
Допустим, вам требуется построить свой дом в один этаж, стройматериал для стен – газобетонные блоки, размеры дома 10 х 9 метров, грунт – глина. Для начала расчетов потребуются следующая информация:
- Региональная глубина промерзания почвы – 80 см;
- Глубина от нулевого уровня стройки до точки залегания грунтовых вод ≤ 2 метров;
- Общая масса дома со всеми внутренними узлами, конструкциями, мебелью, и т.д. – без фундамента M1 – 55500 кг.
Пользуясь начальными данными, можно определить примерные параметры основания (уточнять будем позже): вся длина L периметра фундамента вместе с центральной перегородкой – 47 метров; ширина монолитной бетонной ленты R – 40 см (0,4 метра) м; высота основания H – 80 см (0,8 метра).
Площадь днища основания ленты S рассчитывается простым вычитанием внутренней площади (8,2 х 9,2 = 75,44 м²) из площади всего здания (9 х 10 = 90 м²). Затем к результату нужно прибавить площадь перегородки (0,4 х 8,2 = 3,28 м²): S = 90 – 75,44 + 3,28 = 17,84 м². Значения 8,2 м и 9,2 м – это результат вычитания ширины ленты (0,4 метра) из размеров наружного периметра (9 и 10 метров).
Объем ленты рассчитывается следующим образом: V = S х H = 17,84 х 0,8 = 14,272 м³.
Для заливки ленты требуется брать бетон марки не меньше M 150. Удельная масса бетона марки M 150 в соответствии с ГОСТ равняется 2500 кг/м³, поэтому можно легко вычислить общую массу бетонной ленты, которая будет равна: M2 = 14,272×2500 = 35,680 кг.
Следовательно, масса всего строения дома и фундамента будет равняться: M = M1 + M2 = 55,5 + 35,68 = 91180 кг.
К результату (91180 кг) прибавляется нагрузка от бытовой техники, инженерных коммуникаций, веса жильцов, мебели и т.д. Результат будет равен (с запасом) общей площади жилья, помноженной на 180 кг/м²: Mнагр = 90 х 180 = 16200 кг.
Общая масса строения, включая перечисленные выше нагрузки, будет равна: Mобщ = M + Mнагр = 91,18 + 16,2 = 107380 кг.
Компьютерные вычисления параметров фундамента
Но этих математических расчетов недостаточно: требуется проверить вычисленные основания на их практическую пригодность. Что для этого понадобится сделать: сравниваем параметры удельного давления на почву под основанием (P) с вычисленным сопротивлением почвы R (результат измеряется т/м2 или кг/м2). Метод сравнения прост: общую массу дома нужно разделить на площадь нижней части фундамента (подошвы): P = Mобщ / S = 107,38 / 17,84 = 6019 кг/м².
Параметр сопротивления почвы R для глинистого грунта справочно принимается как 10000 кг/м². Чтобы у основания дома существовал запас по прочности, необходимо соблюдать следующее условие: значение R должно быть больше параметра P на 15-20%. После того, как все требуемые расчеты для ленточного основания сделаны, становится очевидно, что соотношение величин P и R в нашем примере равняется 7,22 к 10, а это значит, что что сопротивление грунта под подошвой фундамента значительно больше, чем нагрузка на саму конструкцию. Из этого соотношения следует, что самое важное условие по соблюдения прочности и надежности ленты основания дома выполнено, и размеры фундамента в самом начале расчетов выбраны верно.
Фундамент для дома из газоблоков своими руками
Индивидуальное строительство предполагает некоторый полет фантазии в проектировании и строительстве дома, но мнение, что газобетонный дом можно построить и без фундамента, глубоко ошибочно. А основано оно на том, что такое здание достаточно легкое, и основание для него не потребуется. Это далеко не так – газобетон все же имеет вес, и для стандартного типового проекта дома размером 6 х 10 метров это значение будет составлять примерно 60-80 тонн. Прибавьте мебель, отделочные материалы, коммуникации, вес жильцов и посторонних людей, прибавьте необходимый запас прочности – и вы получите такие цифры, что дом без прочного бетонного основания строить уже не захочется.
Какой выбрать фундамент для газобетонного дома
Главные критерии выбора – функциональность и профильное назначение конструкций, узлов и материалов. Требования, перечисленные ниже, предъявляются к любому типу фундамента:
- Любое основание призвано обеспечить стабильность геометрических форм здания, то есть жесткость конструкции;
- Равномерное распределение нагрузок от веса укомплектованного дома на почву – еще одно предназначение этой конструкции. Любое усиление нагрузки на рандомном участке может вызвать перекос здания, появление трещин, разрушение материала;
- Компенсация сил пучения с целью предотвращения деформации жилья;
- Минимизация боковых усилий от грунта на цоколь, основание и несущие стены здания.
Если дом построен из газоблоков, то такое вспучивание приведет к деформациям, появлению трещин, разрушению бетонной конструкции и стен дома. Исследования показывают, что на 1 м² основания приходится до 8000 кг давления грунта. Поэтому для объектов, возводимых из газобетона, необходимо обустраивать армирование фундамента и стен. В критических точках (окна, двери, арочные проемы) армопояс должен усиливаться.
АрмированиеГлубина заложения и типы фундаментов
Соблюдение двух правил сделает расчет более точным:
- Расстояние (H) от нижней части основы до поверхности грунта должно быть ≥1,5 (H) до начала уровня промерзания почвы;
- Подошва основания должна начинаться выше уровня подземных вод ≥2 м, но ≤ на 0,3-0,4 м от глубины промерзания грунта.
В СНиП для малоэтажного строительства не указана заложения МЛМ (мелкозаглубленных ленточных монолитных) фундаментов. Но, так как средняя глубина промерзания в РФ лежит в диапазоне 0,8-2,5 метра, то на юге России МЛМ основа закладывается на глубину 0,3-0,4 метра, на севере – 0,7-0,8 м.
Плитный фундамент
Считается самой надежной конструкцией, обеспечивает идеальное распределение всех нагрузок от дома и со стороны почвы.
- При оборудовании плитного основания нивелируется проявление давления от пучения грунта.
- Вероятность деформирования и разрушения бетонной плиты от веса здания минимальная.
- Необходимо оборудовать дренажную систему, что продлевает срок эксплуатации фундамента и дома.
Плитный фундамент, который ошибочно называют плавающим и монолитным, возводится из железобетонных плит с заливкой стыков и перекрытий раствором бетона.
Основание из ж/б плитПреимущество использования плит – скорость строительства, несмотря на трудоемкость земляных работ. Обустройство котлована включает в себя несколько этапов: создание песчано-щебневой подушки, трамбование и создание бетонной подушки между песчано-щебневой прослойкой слоем гидроизоляции.
Недостаток – необходимость задействования спецтехники для рытья котлована и укладки ж/б плит.
Монолитное основание
При обустройстве монолитного основания бетон желательно готовить сразу на участке или заказывать необходимый объем на заводе с тем, чтобы монолит можно было залить за один заход. При такой организации рабочего процесса можно сразу сформировать ступеньки, опалубку и другие спроектированные конструкции дома.
Армирование не обязательно проводить для зданий размером 6 х 10 или меньше. Раствор рекомендуется заливать слоями толщиной ≤ 15 см – верхний слой заливается после схватывания нижнего. При послойной заливке проводится вибротрамбовка или штыкование раствора, чтобы выдавить весь воздух из бетона.
Ленточная основа
Бетонная лента заливается после рытья траншеи, которая проходит по периметру объекта и под внутренними стенами, выполняющими роль несущих. Армированный бетонный монолит обеспечивает неподвижность и устойчивость здания при гораздо меньших сметных расходах на стройматериалы и работу.
Основное требование к ЛФ – нивелировать воздействие пучинистых грунтов, что достигается созданием песчано-щебневой подушки. В зависимости от глубины закладки существуют два типа ленточных фундаментов:
- Глубоко заглубленный — ниже начальной точки промерзания почвы без утеплителя;
- Та же конструкция и такие же методы строительства, но с утеплением от проявлений пучения почвы при отрицательных температурах.
Глубоко заглубленный ленточный (ГЗЛФ) – это отличная возможность сделать теплый подвал или цокольный этаж.
ГЗЛФМЗЛФ основание
Фундамент ленточный мелкого заложения оптимизирован для непучинистых и неподвижных грунтов. Отсутствие главных дестабилизирующих факторов (пучинистость и подвижки грунта) позволяет заглублять основание на глубину ≤ 0,3-0,5 м. На МЗЛФ основании можно строить двух-трехэтажный дом из газобетонных блоков даже с мансардой.
Песчано-щебневая подушка обязательна, так как выполняет роль воздействия пучинистого грунта. Также берется в расчет глубина прохождения грунтовых вод – при слишком близком их залегании рекомендуется закладывать свайный или столбчатый фундамент. Если дом ставится на пучинистом участке, то необходимо ограничиться одноэтажным проектом. Также при закладке МЗЛФ ему следует набирать прочность в течение 6-8 месяцев с постоянным увлажнением поверхности первые 2-5 дней.
Кирпичный фундамент
Фундамент с основным стройматериалом в виде кирпичей закладывается на таком же грунте, как и для МЗЛФ. Требования к дому такие же – одно- или двухэтажное строение, не более. Преимущество такого кирпичного основания в том, что ему можно придать сложную геометрическую форму без использования опалубки или дополнительного бетонирования. Недостаток – необходимость обустройства гидроизоляции. Для возведения такой основы нужно использовать полнотелый кирпич М-200 и выше с коэффициентом морозоустойчивости F 35-F 10.
Столбчатое сооружение
Основание для дома из столбов рассчитано на их крепление в основных точках нагрузок и по периметру здания. Это – самое экономное решение, но использовать такой фундамент можно не для всех проектов и грунтов, а только для участков с большим уклоном, при наблюдениях сезонного сползания грунта или рыхлой почве. Также для дома со столбчатым фундаментом невозможно построить подвал или подземный гараж.
На практике реализуется два варианта – сборный столбчатый и монолитный фундамент на столбах. При заливке столбов необходимо сразу предусмотреть систему дренажа самого основания, цоколя и опалубки для защиты от грунтовой влаги.
Типы столбчатых основанийСвайный фундамент
Сваи забиваются в тех случаях, когда грунтовые воды проходят близко от поверхности участка. Сваи похожи на столбы по функциональности, но они выполняются меньшего диаметра, длиннее, и производятся не только из бетона с полостью внутри – есть сваи металлические, деревянные, железобетонные. Также сваи делятся на изделия винтового и буронабивного типа.
Винтовая свая применяется для строительства на слабых, просадочных и пучинистых почвах, а также, если участок имеет большой уклон.
- Самый распространенный материал для изготовления винтовой конструкции — сталь. Нижний торец сваи имеет лопасти в виде спиралей, облегчающие углубление, и дающие возможность крепления сваи в несущий слой грунта. Глубина ввинчивания — ≥300 мм. Лопасти сваи выполняют функции якоря, минимизирующего смещение фундамента;
- Буронабивные сваи используются на песчаном и супесчаном грунте, на глине и суглинках, а также на торфяных грунтах, так как способны выдержать до 10 тонн на одну сваю.
Ввинченные винтовые или буронабивные сваи скрепляются друг с другом монолитным бетонным ростверком. При низкой себестоимости такого фундамента он пользуется спросом только на сложных типах грунтов.
Типы свайных оснований для частного домаТребования к любым типам фундаментов
Габариты, глубина залегания фундамента, высота цоколя и другие параметры рассчитываются для каждого дома отдельно. В проект входит планирование всех строительных процессов, включая возведение любого типа основания, от которого зависит срок эксплуатации и надежность сооружения из газобетона. Тип фундамента выбирается с учетом суммы всех нагрузок от дома и его содержимого, включая мебель. Чем меньше весит дом, тем дешевле обойдется строительство фундамента под него.
- При проектировании основания разрешается уменьшить его по ширине на 25%, но глубина основания и качество армирующих каркасов должны обеспечивать нивелирование влияния подвижек грунта на дом;
- Максимальная статическая нагрузка на основу из бетона складывается из веса стен, кровли и потолочных перекрытий, максимальная нагрузка в локальном отрезке времени – это мебель, бытовая техника, и т.д.;
- Рельеф местности. При большом уклоне или частых перепадах высоты могут возникнуть трудности с возведением ГЗЛФ или монолитной плиты. Для таких участков рекомендовано применять сваи или столбы;
- Геологические и геодезические характеристики местности — уровень залегания подземных источников и грунтовых вод, несущие параметры и свойства пучения грунта;
- Обустройство гидроизоляционных слоев в вертикальной и горизонтальной плоскости, утепление фундамента.
Если для утепления использовать жесткий материал, то можно расширить область распределения нагрузки от дома на основание.
- Экономичность конструкции, не вредящая качеству и долговечности. Экономить на качестве бетона, арматуры или утеплителя чревато тем, что и фундамент, и дом придется часто ремонтировать, а может быть, и заменять некоторые элементы конструкций, особенно несущих. Для строительства фундамента рекомендуется бетон марки M200 в классическом соотношении с песком и щебнем – 1:3:3. Вместо арматурных прутьев для упрочнения фундамента нельзя использовать рабицу и другие гибкие материалы, а сами прутья можно скреплять между собой только мягкой вязальной проволокой. Не рекомендуется исключать из конструкции дома какие-либо ненужные, как вам кажется, элементы или слои утеплителя, гидро- или шумоизоляции.
Ошибочный расчет при выборе типа фундамента или неправильное использование расчетных данных могут вызвать появление трещин на стенах и в основании.