Как рассчитать фундамент для дома

Проблема дачного строительства в том, что на его нужды редко выделяется основной бюджет, поэтому многое застройщику приходится делать самому. Кроме того, важно контролировать процессы строительства хотя бы из соображений качества.

Нужно понимать законы строительства хотя бы в первом приближении, чтобы уметь отличать действительно профессионалов от случайных людей в профессии и просто не дать себя обмануть.

Ну и вообще, прежде чем поставить задачу, требуется ее внятно сформулировать. Так что умение рассчитать фундамент может пригодиться всякому, кто в той или иной степени столкнулся с гражданским строительством. К сожалению, большинство советов, которые, как правило, даются в подобных случаях, можно отнести, скорее, к категории вредных, поэтому важно понимать принцип. В малоэтажном строительстве такого подхода достаточно для решения большинства вопросов.

1. Что такое фундамент и для чего он нужен

Фундамент принято называть ногами здания. Вероятно, это самое точное образное определение. Действительно, первоочередная задача фундамента – обеспечить устойчивость всему сооружению. Следовательно, он должен принимать и равномерно перераспределять нагрузки от всего дома и передавать их на основание — плотные и устойчивые материковые слои.

В свою очередь, он должен сдерживать нагрузки от почвы и не передавать их на стены дома. То есть через фундамент на дом не должны влиять влажность почвы, пучинистость грунта при сезонном промерзании и так далее. Фундамент обеспечивает стабильность дому.

2. Виды грунтов

Основание, на которое фундамент передает нагрузку, это грунт. Важно, чтобы тяжесть приходилась на глубинные его слои — они имеют стабильные характеристики и более высокую несущую способность.

Характеристика грунта зависит от его состава. И уже от состава зависит способность грунта к дренажу (отводу осадков), его поведению под нагрузкой, пучинистости (способность к неравномерным деформациям при промерзании).

Скальный грунт можно назвать самым стабильным. Он не берет влагу, не пучится при промерзании. Чуть в меньшей степени такими характеристиками обладают хрящи — примерно то же самое, что и скальный, но только состоящий не из монолита, а обломков. Песок хорошо отводит воду, равномерно деформируется под нагрузкой, мало пучится при промерзании. Его несущая способность зависит от размера фракции — мелкий песок менее надежен, чем крупный.

Глинистые грунты очень капризные. Часто непредсказуемы при увлажнении, сильно выпирают при замерзании.

Так же важно учитывать влажность участка. Решения, пригодные для сухих участков, не годятся на болотистых почвах.

3. Основные виды фундаментов

Основных видов фундамента всего три, хотя почти каждый вид имеет разновидности. Кроме того, могут встречаться и комбинированные варианты.

Важно понимать, что нет идеальных фундаментов, как нет и однозначного решения для того или иного вида строения. Выбор фундамента всегда зависит от конкретного случая, при этом во главу угла ставится не тип строения и его конструктивные особенности, а геология участка, на котором возводится здание, то есть особенности грунта. И только потом уже учитывают особенности дома.

3.1 Ленточный фундамент

Представляет собой сплошную ленту под всем периметром стен — в идеале монолитная рама. Различается по степени заглубления. Мелкозаглубленные фундаменты не доходят до расчетной линии промерзания. Заглубленные фундаменты опираются на слои ниже линии промерзания. Это очень надежный вид основания, способный работать с серьезными нагрузками, отчего такой вид фундамента популярен при строительстве кирпичных домов. Его минус — высокая стоимость и большой объем работ.

Малозаглубленный фундамент используют на скальных и хрящевых стабильных грунтах - там, где нет риска промерзания почвы. В противном случае приходится принимать меры к утеплению, но эти мероприятия сводят на нет преимущества — дешевизну, поэтому чаще ленточный фундамент ставят ниже линии промерзания. Вообще, это самый универсальный вариант.

3.2 Столбчатый фундамент

Ставится там, где нагрузку требуется передать глубоко, а сооружение ленты нецелесообразно, например, на болотистом или насыпном грунте. Разновидностью столбчатого фундамента является свайный. Сравнительно недорогой вид основания под дом. Хорошо работает в условиях вечной мерзлоты. Его минус — сложность оборудования под домом подвального помещения.

В малоэтажном строительстве сейчас чаще всего используют винтовые сваи — их не забивают, а вкручивают, точно большие шурупы. Не самое мощное основание, но для большинства нужд, особенно под дома с легкими стенами (деревянные или каркасные), хватает с большим запасом. Фундамент требует ростверка — мощного арматурного пояса, связывающего отдельные опорные столбы в единую монолитную конструкцию.

3.3 Плитный фундамент

Это мощная сплошная плита под всем домом. Вероятно, самая стабильная основа под дом. Минус — дороговизна. Чаще всего сооружается на сложных участках, где другие фундаменты работать не могут, например, на том же болотистом участке. Еще один недостаток — подвал устроить практически невозможно.

3.4 Смешанные конструкции

Например, сочетание свай и плит или свайно-ленточный фундамент, при котором сваи работают на передачу нагрузки ниже линии промерзания, но часть веса с помощью малозаглубленной ленты передается и на верхние слои грунта.

4. Выбор вида фундамента и его расчет

Прежде всего важно понимать, какую нагрузку фундамент должен нести, и на какую площадь её передать. Далее будет представлен упрощённый расчёт для определения габаритов фундамента:

Шаг 1. Для начала считают вес дома. В упрощенном виде это делают так: периметр всех стен умножают на их высоту и толщину, то есть просто определяют объем, а затем высчитывают массу. Чтобы не усложнять себе жизнь расчетами, обычно оперируют какими-то усредненными величинами. Например, массу одного куба кирпичной кладки принимают за 1800 кг. Масса каменной бутовой кладки — 2т куб. Древесина обычно считается как 800 кг за куб. А легкие каркасные стены, в зависимости от утеплителя, могут весить до 700 кг.

Шаг 2. К полученной массе стен плюсуют вес перекрытий (зависит от материала) и кровли. Тут тоже стоит учитывать, из чего сделана кровля. Квадратный метр черепицы весит много тяжелее ондулина да и требует более мощной стропильной системы, но высчитать эти значения не сложно.

Шаг 3. К массе крыши, стен и перекрытий добавляем снеговую нагрузку (табличные данные есть для каждого региона) — минимально 80 кг, максимально - 560 кг на квадратный метр кровли – и вес людей и мебели, обычно 150 кг на метр площади.

Шаг 4. Теперь мы получили вес здания со всей начинкой, но эту цифру пускать в ход все равно рано. Дому нужен запас надежности, для чего полученное число обычно умножают на коэффициент 1,2. Но данный коэффициент годится тогда, когда у вас на руках заключение экспертной комиссии по геологии участка, на котором планируется поставить дом. Если его нет и особенности грунта определяются приблизительно, то значение коэффициента должно быть уже 1,4.

Шаг 5. Дальше оцениваем несущие особенности грунта: какую нагрузку он способен воспринять. Во многом на эту особенность влияет влажность и плотность породы, но, чтобы не ошибиться, можно брать минимальное значение. Среднее расчётное сопротивление самых распространённых грунтов:

• песок мелкий — 1 кг/см²;
• песок крупный — 3 кг/см²;
• крупные хрящи — 6 кг/см²;
• глина твердая — 3 кг/см²;
• глина мягкая, увлажненная — 1,5 кг/см²;
• супесь — 2,5 кг/см²;
• щебень, гравий — 5 кг/см².

Шаг 6. Дальше все просто. Массу дома (с учетом коэффициента) переводят в килограммы и делят ее на расчётное сопротивление грунта. Так получается минимальная опорная площадь фундамента в см² (чтобы перевести в м² необходимо разделить значение на 10000). И, если мы имеем сваи, то делим цифру на площадь опоры одной сваи — получаем нужное количество свай. Если речь шла о ленте, то значение опорной площади делят на периметр дома — получают необходимую ширину фундамента. Тут нужно понимать, что ширина фундамента должна быть никак не меньше толщины стен. Но, если этого значения не хватает, то можно фундамент расширить в нижней части — сделать так называемую подошву.

Если все же технология расчета фундамента покажется слишком сложной и недоступной или строительство назревает масштабное, то лучше заказать подробные геологические исследования участка. Нужно помнить, что на фундаменте экономить нельзя — это основа всего, пусть она порой бывает и незаметна после окончания строительства.