Как посчитать площадь фундамента?

Зачем считать фундамент и нагрузку?

Желание иметь свой собственный дом – это очень ценная инициатива во все времена, но перед началом строительства всегда нужно было запастись материалами, дополнительными средствами, заручиться поддержкой людей и произвести все необходимые расчеты. Все варианты достаточно просто выполнимы, кроме расчетов, т.к. они зависят от множества факторов, а самым сложным из них является расчет фундамента.

Подсчет площади опоры столбчатого фундамента.

Сложность расчета фундамента заключается в том, что необходимо произвести подсчеты в целом ряде вариантов развития событий и воздействий. Самое первое, что должен держать фундамент, – это он сам, потом идет здание на нем, искусственные и естественные нагрузки, а попутно нужно не забывать просмотреть территорию на сейсмическую активность, подземные воды и сделать прибавку небольшого дополнительного запаса, который иногда может потребоваться.

После того как удалось рассчитать нагрузку и определить тип фундамента, а вместе с этим его толщину и глубину залегания, можно начинать строительство.

Снеговая нагрузка различна для регионов.

Заранее следует сделать оговорку, что не все профессиональные расчеты необходимы при индивидуальном строительстве, т.к. на дом в 3 этажа действуют гораздо меньшее количество нагрузок с гораздо меньшей силой, чем на дом в 30 этажей.

Базовая масса дома

Подсчет желательно вести каждый раз по индивидуальным данным, но использовать средние данные по типу материала никто не запретит. Единственное, что придется потом предпринять, – это сделать небольшую прибавку в %, чтобы ближе придвинуться к желаемому результату. Все стены считаются по квадратным метрам, т.к. масса усредняется именно из-за различных показателей объема. Средняя масса высчитывается по толщине стен 0,15 м.

Самые легкие представители среди всех вариаций – это каркасные дома. Такие стены имеют вес всего 30-50 кг/м². Обусловлено это качественной выделкой дерева, благодаря чему оно способно максимально качественно выполнять возложенные на него функции.

Удельный вес стен толщиной 150 мм.

На втором месте находится самый древний строительный материал – бревна и брус, и масса их составляет 70-100 кг/м². Тут стоит непременно отметить, что масса дубовых бревен (кругляк) немного выше. Брус благодаря своим характеристикам изначально гораздо легче и элегантнее бревна, но бревно обладает большей теплоемкостью и ценой, поэтому каждый берет под себя.

Из кирпича стали строить еще в древнем Риме, но особый расцвет материал получил в 18 веке из-за целого ряда своих качеств, в которые вписывалась и достаточно высокая масса 200-270 кг/м². Такая масса обуславливается плотностью используемого материала (глина), но попутно она же обеспечивает идеальные прочностные показатели для индивидуального строительства, т.к. именно глина во всех странах мира всегда считалась эталоном теплоизоляции и долговечности.

Железобетон – это уникальный случай. Этот современный материал имеет самые высокие показатели массы (300-350 кг/м²), но сами стены из него не льются, а только основной скелет здания. Железобетонные монолитные стены способны выдержать очень высокие нагрузки, при большой скорости возведения. Сами же стены выкладываются из газобетона, который является почти самым легким и теплоемким строительным материалом из современных.

Исходная масса перекрытий

Схема утепленного деревянного перекрытия.

В первую очередь следует отметить, что существует 2 варианта перекрытий – это цокольные и межэтажные, которые хоть и имеют некоторые общие черты, но не более чем несколько.

Цокольные перекрытия бывают деревянные (по деревянным балкам) и железобетонные (как вариант по металлическим балкам).

Масса деревянных перекрытий с утеплителем небольшой плотности (200 кг\м³) составляет всего 100-150 кг\м². Это обусловлено небольшим весом самого дерева, но основное влияние отмечается все же из-за утеплителя.

Именно по этой причине аналогичное перекрытие с утеплителем в 500 кг/м³ будет иметь массу 200-300 кг\м², что фактически вдвое превышает изначальные показатели.

Межэтажные перекрытия отличаются меньшей массой в связи с их облегченностью и отсутствием необходимости в дополнительной нагрузке. Обычно масса идет ниже вплоть до 25% или даже 30%.

Для примера: деревянное перекрытие с массой утеплителя 200 кг\м³ будет весить уже 70-100 кг\м², благодаря чему снижается нагрузка на фундамент. При повышении массы утеплителя до 500 кг\м³, масса увеличится до 150-200 кг\м². Бывает, когда масса превышает данные показатели в 2-3 раза, но это уже особые случаи, которые можно встретить в 1 доме из 1000.

Железобетонное перекрытие не зависит от того, где находится. Его масса постоянна – 500 кг\см², ибо показатели толщины одинаковые на всех уровнях. Оно не будет идеально изолировать один этаж от другого, но при этом монолитная структура позволит избежать и непредвиденных потерь тепла.

Удельный вес перекрытий.

Существует еще 1 вариант – это плиты, которые бывают полыми и железобетонными, но тут потребуется обращаться каждый раз к местному изготовителю за более точными цифрами, т.к. каждый их изготавливает, применяя свои собственные доработки в технологии. Для примерных расчетов можно использовать усредненный показатель между деревом и монолитом, что даст результат не далекий от настоящего.

Виды кровельных материалов

Для кровли часто используется обыкновенная керамическая черепица.

Есть не просто много, а очень много видов кровельных материалов, среди которых выделяются следующие: шифер, черепица, натуральный камень, металл, синтетические материалы, а также облегченные классические варианты. Тут стоит помнить, что площадь крыши немного больше площади дома, поэтому и масса будет больше.

Черепица бывает разная, но чаще всего используется обыкновенная керамическая черепица, которой уже много веков. Это один из самых долговечных и проверенных материалов, но масса до 80 кг\м² все же отпугивает многих желающих.

Шифер используется часто, а широкое распространение получил во времена Советского Союза, когда нужен был дешевый кровельный материал с возможностью производства в любой точке страны. Масса – до 50 кг\м² – немного омрачает картину, но не на столько, чтобы в 21 веке на него серьезно упал спрос.

Натуральный камень – это, скорее, исключение, чем правило. Его масса превышает 100 кг, а нередко доходит и до 120 кг\м², но декоративные особенности и долговечность уже более 2 000 лет делают эту кровлю элитной.

Металл, как ни странно, – один из самых легких и долговечных материалов, при этом нередко достаточно дешевый. Единственное исключение по цене – это медные фальцевые крыши, но масса у них тоже небольшая. Обычно такая кровля весит не более 30 кг\м².

Удельный вес кровли.

Синтетические виды кровли могут относиться к различным вариантам, но в одних случаях это будет обозначать понижение веса, а в других повышение, что почти всегда приводит к средним показателям в 30-50 кг\м².

Расчеты по полученным данным

Базовые расчеты проводятся именно по описанным выше данным, а для этого потребуется знать точные параметры будущей конструкции дома. Для примера, это будет одноэтажный прямоугольный дом 10*15 м с мансардой из кирпича, находящийся в холодной зоне. Количество стен-перегородок внутри – 4, суммарной длиной 25 м. Крыша сделана из шифера в целях экономии.

Изначально высчитывается общая площадь стен по отношению к базовым данным, для чего потребуется целый ряд коррективов. В холодной зоне толщина внешних стен не 150 мм, а 600, поэтому показатели придется умножить на 4. V1=a*b*c*4, v2=a2*b*c*4. Где V1 и V2 – площадь непараллельных стен, а и а2 – длина непараллельных стен, b – ширина и с – высота, 4 – показатель толщины стены по отношению к базовым данным.

Итоговая формула будет выглядеть следующим образом V=(V1+V2)*2. При пересчете на цифры: V=(10*0,6*2,7*4+15*0,6*2,7*4)*2=(64,8+97,2)*2=324 м² – общая площадь кирпичной кладки.

Вторым шагом высчитываются перекрытия для цоколя и промежутка между мансардой и этажом. Тут для цоколя воспользуемся монолитным, а для межэтажного легким деревянным, что немного усложнит задачу. V цоколя = V дерева, поэтому V =a*a2=10*15=150 м² каждое.

Кровлю подсчитать не сложнее, но с учетом выступов за пределы дома нужно увеличить ее длину на 50 см в каждую сторону, поэтому V=a+0,5*a2+0,5=10,5*15,5=162,75 м².

Природные воздействия на дом и фундамент можно взять по полосам, т.е. средняя полоса России – 100 кг\м², южная – 50, а север – все 200. Сюда входит снежный покров, дожди, ветра, а также небольшой запас на всякий случай. Для средней полосы России дом на 150 м² будет нести нагрузку 150*100=15 000 кг, что достаточно существенно.

Если перевести метры в массу по описанным выше формулам, то можно получить таблицу следующего вида:

Такую же операцию можно провести абсолютно с любым домом, без ущерба для качества. При подсчете массы использовались средние показатели из возможных.

Расчет самого фундамента

Тут все значительно проще, быстрее и интереснее, чем было выше. Причина простая – не потребуется столько второстепенных чисел.

Под тяжелые дома почти всегда закладывается заглубленный ленточный фундамент, под легкие могут подойти и колонны. Плиты, металлические сваи, средние и мелкие заглубления – это индивидуальные случаи, которые зависят от целого ряда факторов.

Удельный вес 1 м³ фундамента

Закладывается фундамент на фактическую глубину промерзания почвы + 0,5 м. Не стоит пытаться копать до полной глубины, т.к. это – от 20 м до 30 м в зависимости от климатической зоны. К тому же над поверхностью земли тоже будет возвышаться железобетонная конструкция на 0,4 м. В итоге под землей обычно идет 1,1 м + над землей 0,4, что в итоге даст 1,5 м вертикальной конструкции.

Суммарная длина составляет 75 м (50 внешний периметр и 25 под внутренними стенами).

Объем подсчитать и вовсе не сложно – 1,5*75*0,7=78,75 м³. По ходу вычисления объема нужно подсчитать и площадь – 112,5 м², а площадь опорной части 0,7*75=52,5 м².

Под столбчатый фундамент произвести расчет еще легче: обычный диаметр столбиков 0,3 м, высота останется старой – 1,5 м, из них 1,1 м под землей.

Итого опорная площадь одного столба 0,15*0,15*3,14=0,071 м², а объем составит 0,106 м³.

Частота установки столбов – 1 шт на 1 м, т.е. на суммарную длину 75 м (проставляются не только по периметру, но и по ряду контрольных точек) понадобится 75 столбиков. Таким образом общая опорная площадь составит 75*0,071=5,325 м².

В самом конце нужно посчитать нагрузку, а вместе с этим подходит ли данный фундамент или нужно что-то в нем поменять. Для этого берется базовый (минимальный) показатель устойчивости почвы – 20000 кг\м², т.е. именно такую нагрузку выдержит без проблем даже песок.

Касательно подсчитанного выше кирпичного дома, к которому нужно приложить массу ленточного фундамента, получится 186213,75+189000=375213,75 кг (масса фундамента считается по плотности бетона 2400 кг\м³).

Тогда давление, создаваемое домом на 1 м², будет рассчитано, как 375213,75/52,5=7146,929, что почти втрое меньше требуемых показателей.

Если бы данные оказались неприемлемыми, тогда нужно было бы увеличивать опорную площадь фундамента, для чего у столбов есть одна хитрость – подошвы. А в целом при использовании данной схемы расчета фундамента, можно посчитать принципиально любую нагрузку, под любой дом.