Как посчитать площадь фундамента?

  • Дата: 08-09-2014
  • Просмотров: 1125
  • Комментариев:
  • Рейтинг: 38

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

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

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.

Вернуться к оглавлению

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

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.

Вернуться к оглавлению

Исходная масса перекрытий

Схема утепленного деревянного перекрытия

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

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.

Вернуться к оглавлению

Виды кровельных материалов

Кровля из керамической черепицы

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

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.

Вернуться к оглавлению

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:

Вид стен Масса стен Масса цоколя Масса межэтажного перекрытия Масса кровли Масса природных воздействий Общая масса, кг
Кирпич 76140 75000 12750 7323,75 15000 186213,75

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

Вернуться к оглавлению

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 фундаментов

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.