Расчет ширины ленточного фундамента

Формула для расчета площади фундамента

В наших расчетах мы будем использовать следующее неравенство:

S>a×F/(b×R), где S – минимальное расчетное значение площади подошвы основания, см2; a – коэффициент надежности (запаса), который принимается равным 1,2; F – нагрузка на основание со стороны построенного на нем дома, значение получается при проведении расчета нагрузки на фундамент; b – коэффициент условий работы, который зависит от типа грунта на строительном участке и конструкции дома. Так, b=1, если дом будет каменным (жесткая конструкция), а грунт – преимущественно пластичная глина; b=1,1 – для деревянных и каркасных сооружений, длина которых больше высоты в 4 раза, грунт – глина пластичная; b=1,2, если соотношение длины здания к высоте меньше 1,5, грунт – глина слабопластичная (или песок небольшой влажности, пылеватый) либо для жестких построек на песчаном грунте; b=1,3 – для любых домов, если грунт – мелкие пески; b=1,4 – для любых длинных построек, если грунт – крупный песок; R – расчетное сопротивление грунта, кг/см2 (данные таблицы, представленной ниже, актуальны при условии, что фундамент будет заглублен на 1,5…2 м.) Но как быть, если мы планируем возводить основание мелкого заглубления на глубину h? В этом случае необходимо сделать поправку по формуле, приведенной ниже: R=0,005R0(100+h/3), где R0 – табличное значение. В данном случае расчетное сопротивление будет меньше, ведь с увеличением глубины ввиду уплотнения грунта его несущая способность увеличивается.

Теперь, независимо от типа фундамента, вы можете подсчитать минимальную его площадь, от которой уже легко отталкиваться в дальнейших расчетах, например, проводя расчет прочности.

Пример расчета площади основания

Предположим, мы решили строить сруб, представленный на рисунке ниже. Исходные данные: сруб 9×3×3 м, деревянный, общая масса (нагрузка на основание) ≈20 000 кг, грунт – пески средней крупности и плотности (R=3,5), коэффициент условий работы принимаем равным 1,3. Фундамент будет заглублен на 1,5 метра для придания постройке устойчивости. Получаем, что S>20000×1,2/3,5×1,3, S>5275 см2 или S>0,53 м2. Принимаем площадь равной 0,54 м2.

на участке имеется существенный уклон, который весьма дорого устранить;
грунт и нежесткая конструкция сруба позволяют воспользоваться таким основанием;
это один из самых дешевых вариантов, который можно сделать своими руками, не прибегая к задействованию тяжелой строительной техники. Да и бетон для фундамента можно приготовить прямо на участке, ведь его объем для столбчатого основания невелик

Рассчитываем количество опор

Принимаем к установке столбы с размерами опоры 0,3×0,3 м. Получается, что площадь подошвы каждого такого столбика будет равной 0,09 м2. Нам потребуется: 0,54/0,09 =6 столбов. Расчет толщины фундамента проводится исходя из условий строительства и проекта дома – об этом мы поговорим в одной из следующих статей.

Минимальная ширина

Методика расчета размеров сечения ленты определяет не конкретное числовое значение ширины, а величину, меньше которой она быть не должна. Реальное основание обычно на 10-20% больше, а минимальная ширина ленточного фундамента нужна для определения оптимального значения ширины и снижения расходов на строительство.

Иногда, при плотном устойчивом грунте и получении в расчетах минимальной ширины фундамента 200-250 мм, применяют компромиссный вариант. Строят нижнюю часть узкой, а верхние 300-400 мм определяют толщиной стен. Такой способ можно часто увидеть при строительстве легких бань, веранд и хозяйственных построек.

Специальные программы

Чтобы рассчитать при проектировании фундамент, можно использовать специальные строительные формулы. Но проще это сделать с применением онлайн-калькуляторов или приложений.

В них уже заложены определенные методики расчетов, пользователю следует только ввести свои данные:

• длина ленты,
• вес здания,
• тип грунта и т. д.

Для разового расчета удобнее калькуляторы, профессиональные проектировщики используют приложения, которые можно точнее настроить, они сохраняют историю расчетов, более надежно работают.

Согласно отзывам профессиональных строителей и частных застройщиков самый удобный и информативный калькулятор расчета ленточного фундамента по этой ссылке.

С его помощью можно легко рассчитать:

1. Размер ленты.
2. Параметры опалубки.
3. Диаметр и количество арматуры.
4. Объем бетона для заливки.

Для расчетов по материалам, с учетом их стоимости, рекомендуют этот сервис. В данном случае в форму вносятся такие данные как пропорции бетона, вид арматуры, размеры досок для опалубки и другая информация, которую можно взять из пояснительной записки архитектора.

Расчет нагрузки от здания

Этот параметр рассчитывается методом суммирования всех нагрузок, которые создает здание на основание:

1. Массы несущих стен и перекрытий (тут рассчитывается необходимое для возведения количество строительных материалов и их суммарный вес).
2. Массы крыши с покрытием.
3. Массы снегового шара, который может закрепиться на крыше и давить своей массой передавая нагрузку на несущие стены и основание.
4. Вес всей мебели, техники и проложенных коммуникаций (этот показатель незначительный, им часто пренебрегают или задают коэффициент 1,1).
5. Вес самого фундамента. Вот тут уже возникает трудность в расчетах, ведь площадь подошвы также влияет на массу основания. Поэтому принимается ширина полосы 40 см, зная по проекту длину здания, плотность бетона (2400), все это умножается и получается вес фундамента.

Общие сведения по результатам расчетов

• Общая длина ленты – Длина фундамента по центру ленты с учетом внутренних перегородок.
• Площадь подошвы ленты – Площадь опоры фундамента на почву. Соответствует размерам необходимой гидроизоляции.
• Площадь внешней боковой поверхности – Соответствует площади необходимого утеплителя для внешней стороны фундамента.
• Объем бетона – Объем бетона, необходимого для заливки всего фундамента с заданными параметрами. Так как объем заказанного бетона может незначительно отличаться от фактического, а так же вследствие уплотнения при заливке, заказывать необходимо с 10% запасом.
• Вес бетона – Указан примерный вес бетона по средней плотности.
• Нагрузка на почву от фундамента – Распределенная нагрузка на всю площадь опоры.
• Минимальный диаметр продольных стержней арматуры – Минимальный диаметр по СП 52-101-2003, с учетом относительного содержания арматуры от площади сечения ленты.
• Минимальное кол-во рядов арматуры в верхнем и нижнем поясах – Минимальное количество рядов продольных стержней в каждом поясе, для предотвращения деформации ленты под действием сил сжатия и растяжения.
• Минимальный диаметр поперечных стержней арматуры (хомутов) – Минимальный диаметр поперечных и вертикальных стержней арматуры (хомутов) по СП 52-101-2003.
• Шаг поперечных стержней арматуры (хомутов) – Шаг хомутов, необходимых для предотвращения сдвигов арматурного каркаса при заливке бетона.
• Величина нахлеста арматуры – При креплении отрезков стержней внахлест.
• Общая длина арматуры – Длина всей арматуры для вязки каркаса с учетом нахлеста.
• Общий вес арматуры – Вес арматурного каркаса.
• Толщина доски опалубки – Расчетная толщина досок опалубки в соответствии с ГОСТ Р 52086-2003, для заданных параметров фундамента и при заданном шаге опор.
• Кол-во досок для опалубки – Количество материала для опалубки заданного размера.

Расчёт ширины подошвы

Каждый фундамент имеет две горизонтальные плоскости. Верхняя, соприкасающаяся со стенами, называется обрезом, а нижняя, контактирующая с почвой – подошвой. Определение размеров подошвы – главное в его расчёте. На видео Вы сможете увидеть процесс заложения нижней части фундамента.

Для безошибочного расчёта ширины подошвы, кроме веса строения, также надо знать вид грунта, на котором производится строительство. Несущая способность у каждого вида грунта своя. Её определают по таблице:

Мы узнали массу/вес постройки. Теперь, зная вид почвы, можно определить ширину основания монолита.

Общую массу строения увеличим на вес находящейся в нём мебели и несущей платформы, которая также будет оказывать давление на почву, возможный вес атмосферных осадков – снега.

Общая масса дома, учитывая дополнительные нагрузки, составила 200 т. Выбираем ширину подошвы равную ширине блочного материала – 50 см. Длина дома – 3000 см. 3000 умножаем на 50, итог 150000 кв.см. – площадь дома, которая будет оказывать давление на землю.

Наш дом построен на влажной глине. В среднем она воспринимает вес 2 кг/см2.

150000 умножаем на 2, получаем 300000 кг/см2 – максимальный вес, который выдержит данная почва. Наш дом весит 200 тыс. кг.

300000 – 200000 = 100 тыс. кг – запас прочности.

Грунт легко выдержит постройку, возможны даже дополнительные нагрузки. Ширина основания ленты составит 50 см.

Определение требуемой ширины подошвы («подушки») ленточного фундамента

Требуемая ширина подошвы определяется отношением расчетного сопротивления основания к линейно распределенной нагрузке.

Ранее мы определили погонную нагрузку, действующую в уровне подошвы фундамента – 7925кг/м. Принятое сопротивление грунта у нас составило 2,15кг/см2. Приведём нагрузку в те же единицы измерения (метры в сантиметры): 7925кг/м=79,25кг/см.

Ширина подошвы ленточного фундамента составит: (79,25кг/см) / (2,15 кг/см2)=36,86см.

Ширину фундамента обычно принимают кратной 10см, то есть округляем в большую сторону до 40см. Полученная ширина фундамента характерна для легких домов, возводимых на достаточно плотных суглинистых грунтах. Однако по конструктивным соображениям в некоторых случаях фундамент делают шире. Например, стена будет облицовываться фасадным кирпичом с утеплением толщиной 50мм. Требуемая толщина цокольной части стены составит 40см газобетона + 12см облицовки + 5см утеплителя = 57см. Газобетонную кладку на 3-5см можно «свесить» по внутренней грани стены, что позволит уменьшить толщину цокольной части стены. Ширина подошвы должна быть не менее этой толщины.

Что нужно знать при определении размеров фундамента

Чтобы выбрать необходимый оптимальный размер фундамента, обеспечивающий надежность всего строения, нужно знать:

• состав грунта на участке;
• высоту залегания грунтовых вод;
• глубину промерзания почвы в данном регионе;
• вес самого здания,  т.е. нагрузки на фундамент от веса стен, перекрытий, и крыши.

Допускается свес стен над фундаментом на ширину 10-13 см, но не более. Это объясняется тем, что железобетон имеет высокую прочность, намного выше прочности стеновых материалов, поэтому может выдержать нагрузку от более широкой стены, а узкий фундамент, позволяет сократить расход бетона и арматуры.

Определяемся с подошвой фундамента

Расчет ширины фундамента определяется в зависимости от ширины его подошвы, которая рассчитывается исходя из нагрузок, давящих на фундамент. Фундамент, в свою очередь, оказывает давление на грунт.

В итоге получается, чтобы правильно рассчитать размер фундамента необходимо знать свойства грунта на месте строительства.

Если грунт на участке пучинистый, а дом предполагается строить из кирпича или бетонных блоков, то лучшим вариантом выбора фундамента будет – заглубленный. А поскольку фундаменты такого типа устраиваются ниже уровня промерзания почвы, то высота ленточного фундамента для дома будет в пределах  1–2,5 м до уровня земли.

Закладка фундамента на пучинистом грунте

Для небольших строений – бани, гаража или дачного домика, вполне подойдет мелкозаглубленный фундамент с высотой от основания до верха в пределах 60-80 см. При этом в земле будет находиться 40-50 см высоты фундамента, остальная часть будет выступать над уровнем почвы и являться цоколем строения. Несмотря на малую высоту, прочность фундамента будет гарантирована свойствами бетона и арматурного каркаса.

Перед тем, как рассчитать ширину ленточного фундамента, необходимо подсчитать нагрузки, которые можно легко определить, зная размеры всех конструкций стен, крыши и удельный вес используемых материалов. К этим нагрузкам добавляется вес людей и всего того, что будет находиться в доме – мебели, бытового оборудования и прочего.

Размеры подошвы ленточного  фундамента рассчитываются таким образом, чтобы  нагрузка на основание не была больше допустимых нагрузок на грунт в данном месте строительства.

Рассчитывая ленточный фундамент, мы узнаем высоту и ширину, после чего определяем:

• количество бетона, необходимого для заливки,
• количество арматуры,
• материала для опалубки.

Как видите, размеры фундамента позволяют узнать многое для устройства надежного основания.

Первым делом необходимо определить глубину заложения фундамента ленточного заглубленного. Для этого нужно знать глубину промерзания грунта в вашем регионе в зимний период. Все это можно найти в строительных справочниках.

Глубина промерзания грунта в разных регионах

Производя расчет, сначала задают предварительные размеры фундамента (ширину подошвы, высоту), ориентируясь на конструктивные особенности дома. Если несущая способность грунта больше, чем давление здания на грунт, то выбранные размеры оставляют без изменения, в противном случае, размеры подбирают, чтобы расчетное сопротивление грунта не было меньше, чем удельное давление веса здания.

А если, ко всему прочему, есть основание полагать, что на участке высокий уровень грунтовых вод, то расчет фундамента и оценку грунта лучше всего заказать у специалистов, чтобы не рисковать вложенными в строительство деньгами. Потому что  пучинистые грунты со временем могут изменять свои свойства под действием некоторых факторов, таких, например, как изменение уровня грунтовых вод.

Самостоятельно узнать высоту ленточного фундамента над землей можно, воспользовавшись онлайн-калькулятором, где программа сама рассчитает и площадь подошвы фундамента, и его высоту, и толщину песчаной подушки на основании данных о вашем грунте.

Факторы, влияющие на показатель

Ширина ленты – один из определяющих прочность, выносливость и другие характеристики фундамента.

В свою очередь, она зависит от многих факторов:

• характеристики грунта – чем он пучинистее, мягче, тем массивнее должна быть лента;
• общая площадь дома;
• толщина несущих конструкций – фундамент должен быть несколько шире стен, чтобы «запаса» хватило на фасадную отделку;
• тип армирования ленты – между продольными прутьями выдерживается промежуток не меньше 200 мм, поэтому количество продольной арматуры влияет на ширину ленты;
• предполагаемые нагрузки на основание;
• площадь подошвы фундамента.

Все перечисленные факторы нужно учитывать при расчетах. Облегчить работу помогут СП и СНиП, на которые нужно ориентироваться при проектировании основания.

Виды ленточного фундамента

Среди оснований разной конструкции, застройщик для своего дома зачастую выбирает ленточный фундамент. Ленточное основание строения в основном бывает двух видов:

• ленточный фундамент из сборного железобетона;
• монолитная железобетонная лента.

Железобетонные фундаментные блоки

Сборный железобетон

При установке железобетонных блоков в проектное положение не нужно устраивать опалубку. Технология изготовления блоков включает в себя вибрирование и пропаривание бетона, что гарантирует их прочность.

При возведении ленточного фундамента из сборного железобетона на слабых грунтах блоки опирают на бетонные подушки (широкие плиты). Подушки увеличивают площадь опоры основания дома, тем самым снижают давление на почву.

Фундаментные блоки монолитного железобетона имеют буквенную маркировку – ФБС. Основные габариты ФБС указаны в таблице:

Длина, см	Ширина, см	Высота, см
238	30, 40, 50, 60	58
118	40, 50, 60	58
88	30, 40, 50, 60	58

Кроме того, промышленность выпускает блоки ФБП. Блоки представляют собой облегчённый вариант ФБС аналогичной высоты и ширины с квадратными пустотами. Длина ФБП 238 см. Блоки применяют для опирания внутренних несущих ограждений и стен подвала.

Недостатки и преимущества блочного фундамента

Расчёт фундамента из сборного железобетона не может быть экономически точным. Причиной этому является стандартизация размеров железобетонных блоков. Например, если расчёт определил толщину ленточного фундамента 550 мм, а высоту стенки 500 мм, то размер применяемых блоков будет соответственно 600 мм и 580 мм.

Наряду с этим, блочное основание обладает рядом преимуществ перед монолитной лентой:

• значительное сокращение объёмов мокрых процессов;
• отсутствие затрат на опалубочные работы, армирование, приготовление и заливку бетонного раствора;
• всесезонность монтажных работ;
• возведение основания дома производится в короткие сроки и не зависит от времени застывания бетона.

Ленточный фундамент из железобетонных блоков

Если глубина заложения ленты зависит от уровня грунтовых вод, несущей способности грунтового основания, толщины промерзания почвы, то ширина ленточного фундамента определяется исходя из общей нагрузки от строения и толщины наружных стен.

Схема армирования

От выбора данного формата, зависит сколько понадобиться арматуры для всего дома и каковы будут затраты на его обустройство. Наиболее распространены форматы, собранные из 3-х, 4х и 6-и рядов в каждом. Нормы СП 52-101-2003 определяют порядок оформления и связки:

• Прутки должны располагаться в ряду не далее, чем через 400 мм (40 см) один от другого.

• Двусторонний зазор, между стенками траншеи, в которой вы установите связку и крайними рядами должен составлять от 5 до 7 см.

 Придерживаясь этих правил, можно сделать выводы, что при ширине рва:

• 50 – 70 см, следует устанавливать по 6-ть штук в ряд;

• от 40 см — по 4-е;

• от 30 до 40 см — 3-ех стержневую схему. 

Расчёт несущей способности грунта

Для расчёта несущей способности грунта понадобятся физико-механические характеристики инженерно-геологических элементов (ИГЭ), формирующих грунтовый массив участка строительства. Эти данные берутся из отчета об инженерно-геологических изысканиях. Оплата такого отчёта зачастую окупается сторицей, особенно это касается неблагоприятных грунтовых условий.

Среднее давление под подошвой фундамента не должно превышать расчётное сопротивление основания, определяемого по формуле:

Формула определения расчетного сопротивления грунта основания.

Для этой формулы существует ряд ограничений по глубине заложения фундаментов, их размеров и т.д. Более подробная информация изложена в разделе 5 СП 22.13330.2011. Ещё раз подчеркнем, что для применения данной расчётной методики необходим отчет об инженерно-геологических изысканиях.

В остальных случаях с некоторой степенью приближенности можно воспользоваться усредненными значениями в зависимости от типов ИГЭ (супеси, суглинки, глины и т.п.), приведенными в СП 22.133330.2011:

Расчетные сопротивления крупнообломочных грунтов.

Расчетные сопротивления песчаных грунтов.

Расчетные сопротивления глинистых грунтов.

Расчетные сопротивления суглинистых грунтов.

Расчетные сопротивления заторфованных песков.

Расчетные сопротивления элювиальных крупнообломочных грунтов.

Расчетные сопротивления элювиальных песков.

Расчетные сопротивления элювиальных глинистых грунтов.

Расчетные сопротивления насыпных грунтов.

В рамках примера зададимся суглинистым грунтом с коэффициентом пористости 0,7 при значении числа пластичности 0,5 – при интерполяции это даст значение R=215кПа или 2,15кг/см2. Самостоятельно определить пористость и число пластичности очень сложно, для приблизительной оценки стоит оплатить взятие хотя бы одного образца грунта со дна траншеи специалистом лаборатории, выполняющей изыскания. В общем и целом для суглинистых грунтов (самый распространенный тип) чем выше влажность, тем выше значение числа пластичности. Чем легче грунт уплотняется, тем выше коэффициент пористости.

Расчет объема столбчатого основания

При возведении столбчатого фундамента изготавливаются отдельные столбики, имеющие в разрезе форму круга или прямоугольника. Таким образом, чтобы рассчитать кубатуру такого основания, необходимо определить объем каждого отдельного столбика.

Для столбов с прямоугольным сечением объем высчитывается как произведение длины, высоты и ширины. Если же сечение круглое, то необходимо радиус в квадрате умножить на высоту столбика и на число Пи, которое равняется 3,14. Рассчитанные значения затем умножаются на общее количество столбиков в фундаменте.

Для увеличения прочности основания в некоторых случаях столбы соединяют между собой ростверками. Тогда при подсчете объема бетона следует дополнительно рассчитать и их кубатуру, учитывая при этом, что ростверки имеют вид параллелепипедов.

Как видно, во всех расчетах используются простейшие формулы, которые изучаются при прохождении школьного курса геометрии.

Поэтому при выполнении подобных вычислений не должно возникать особых сложностей. Следует также учитывать, какие строительные материалы будут использоваться при приготовлении бетонного раствора. Благодаря предварительным расчетам кубатуры фундаментного основания, появляется возможность не только закупить точное количество материалов без излишек, но и заранее подсчитать финансовые издержки.

Кручинина Юлия Викторовна

Почему стоит выбрать ленточный фундамент?

Для малоэтажных зданий лучшим вариантом основания являются ленточные. Он может быть мелкозаглубленным или нет, в зависимости от размеров строения. Для небольшого летнего дома нужен первый вариант – глубокая основа под легким строением выталкивается силой давления земли. Устройство ленточного фундамента позволяет связать все части дома в единую цепь, что поддерживает целостность строения. При планировании необходимо учесть возможное расширение дома – оставить для этого связующие звенья. Цена такого основания сравнительно не высока, что играет не последнюю роль в выборе фундамента для жилых зданий. Так же удобно, что устройство не требует наличия особого оборудования. Плюсом является закрытое подпольное помещение, что обеспечивает лучшую теплоизоляцию зданий.

Расчет глубины заложения фундамента

Этот показатель напрямую связан с глубиной промерзания почвы и уровнем грунтовых вод.

При условии, что грунтовые воды — глубоко относительно уровня промерзания, значит, почва на вашем участке сухая и фундамент можно закладывать на небольшую глубину. Посмотрев видео, Вы узнаете множество важных моментов, которые нужно учитывать при заложении фундамента.

Если грунтовые воды ближе 2 м к отметке промерзания земли, то почва влажная, и зимой будет подвержена такому явлению, как морозное пучение

В таком случае важно, чтобы основание фундамента находилось ниже отметки промерзания земли

Для сухих почв – песок, твёрдая глина, фундамент устраивают не выше 0,7 м.

Если почва влажная – пластичная глина, суглинок, супеси, минимальную глубину заложения нужно увеличить до 1,2 м.

Когда строится дом с подвалом, глубина закладки должна быть минимально на 0,4 м ниже отметки пола в погребе.

Корректировка параметров

Если нагрузка, передаваемая через ленточный фундамент, для данных грунтов велика, выхода два: использовать при строительстве более легкие материалы или увеличить ширину ленты.

Изменение материала очень трудоемко: часто изменение одного материала тянет за собой цепочку изменений параметров целого ряда других. В результате расчет массы приходится переделывать. Потому чаще увеличивают толщину ленты в фундаменте. Этим увеличивается уменьшается удельная нагрузка. Но слишком широкий ленточный фундамент (шире 60 см), особенно глубокого заложения, невыгоден экономически: большой расход материала и трудозатараты. В этом случае необходимо сравнивать стоимость нескольких типов фундамента.

Ширину монолитно-ленточного фундамента подбирают исходя из рассчитанной нагрузки от дома и несущей способности грунтов

Не забудьте после изменения ширины ленты пересчитать ее массу и соответствующим образом откорректировать массу строения.