Как правильно рассчитать фундамент под строительство дома

Фундамент — конструкция, несущая все нагрузки от строения. Как рассчитать оптимальные размеры и материалы, для него, чтобы при минимальных затратах получить надежную опору для загородного дома.

Расчёт потребности в материалах для фундамента

Основой для расчета являются данные о несущей способности грунта в месте застройки. Этот показатель измеряется в килограммах на метр квадратный и показывает, какой вес может выдержать грунт под домом. Вес строения состоит из таких показателей:

  • собственного веса опорного основания;
  • веса верхнего строения — коробки дома;
  • аналогичного показателя для кровельного пирога.

Рассчитав эти показатели, легко определить удельную нагрузку на грунт и сравнить её с нормативным параметром. Если результат значительно отклоняется в ту или иную сторону можно скорректировать конструкцию фундамента или верхнего строения таким образом, чтобы получить необходимый результат.

Бревенчатый дом на надежном фундаменте

Под любое строение нужен надежный фундамент

Как рассчитать вес верхнего строения дома

Процедура выполняется в несколько этапов, первым из которых является создание эскизного проекта дома с указанием основных размеров.

Расчёт веса коробки

Чтобы рассчитать вес коробки дома, определяемся с конструкцией строения. Предположим, что:

  1. Его размеры составляют 10х8 метров. Материал — брус размером 15х15 сантиметров из древесины хвойных пород.
  2. Потолочное перекрытие — деревянные балки 15х5 сантиметров. Расстояние между ними около 70 сантиметров. Здесь уже можно определиться с их количеством. Для этого ширину строения делим на предполагаемое расстояние между балками: 10 : 0,7 = 14,3. Принимая количество балок равным 15, рассчитываем фактическое расстояние между их осями: 10 : 15 = 0,67 (метра).
  3. Общая длина балок составляет: 15 х 8 = 120 (метров), что составляет: 120 х 0,15 х0,05 = 0,9 кубометра.
  4. Длина простенков внутри дома составляет 36 метров, материал для них — брус размером 10х10 сантиметров. Высота стен составляет 240 сантиметров. Рассчитываем объем пиломатериалов на внутреннее устройство: 36 х 2,4 х 0,1 = 8,6 (кубометров).
  5. Нижнее перекрытие представляет собой балки, такие же, как для потолка. Нижняя подшивка производится дюймовой доской. Её площадь составляет: 10 – 2х0,4 х 8 — 2х0,4 = 9,2 х 7,2 = 66,2 (квадратных метров). Здесь 0,4 — ширина фундамента. При толщине доски 25 миллиметров расход на подшивку составит 66,2 х 0,025 = 1,7 кубометра.
  6. Доска пола — сосновая шпунтованная для лицевой отделки понадобится в количестве: 66, 2 х 0,04 = 2,6 (кубометра).
  7. Рассчитываем массу основной коробки стен. Периметр составляет 36 метров. (10х2+8х2). При высоте 2,4 метра объем пиломатериалов составит: 36 х 2,4 х 0,15 = 13 кубометров.
  8. То есть, суммарный расход пиломатериалов на коробку здания составит: 0,9 + 8,6 + 13 + 1,7 + 2,6 = 26,8 (кубометров).
  9. Наиболее распространённым материалом для зданий из бруса является сосна. В зависимости от влажности материала вес кубометра может составлять 460–620 килограмм. Если принять среднее значение в 540 килограмм, то общий вес составит 26,8 х 540 = 12200 (килограмм), то есть 14,5 тонны.
  10. Для утепляющего слоя на цокольном перекрытии целесообразно использовать керамзит, насыпанный на паровую защиту. Общая площадь, как мы уже сосчитали, составляет 66,2 квадратного метра. Слой керамзита составит 15 сантиметров, что соответствует доске перекрытия. Объем керамзита для полной засыпки составит: 66,2 х 0,15 = 9,9 кубометра. Удельный вес этого материала в виде гравия фракции 5–10 составляет 450 килограмм. Следовательно, нагрузка от него составит: 9,9 х 450 = 4500 (килограмм) или 4,5 тонны.
  11. Суммарный вес верхнего строения составит: 14,5 + 4,5 = 19 тонн.

При производстве расчёта не учтены отделочные и вспомогательные материалы, крепёж, столярка. Чтобы быть уверенными в конечном результате, можно полученный итог увеличить на 20%, что вполне реально по сложившейся строительной практике.

В итоге вес коробки здания в дальнейших расчетах можно принять в таком виде: 19 х 1,2 = 22,8 тонны.

При использовании для стен из других материалов при прочих равных условиях нужно по такой же методике пересчитать результат по пункту 9 расчёта. Но в этом случае нужно учитывать снижение нагрузки за счёт проёмов — дверных и оконных. Удельный вес каменных материалов значительно выше, чем приведённые в примере расчёта.

Справочные данные по весу различных стройматериалов:

  • кладка кирпичная — 1400–1990 кг/м3 в зависимости от вида;
  • пенобетон, блоки 200х300х600 — 10,8 – 40,3 кг/шт;
  • бетон тяжёлый — 1880–2500 кг/м.

Фотогалерея: загородные дома на различных видах фундамента

Расчёт веса кровли

Вес кровли определяется материалами, которые применяются для её создания и конструкцией. Рассмотрим на простом примере как его можно рассчитать. Предположим, что условия задачи не изменились, а крыша устраивается двускатная:

  1. Определяем высоту крыши, исходя из того, что конёк пройдёт параллельно длинной стороне. Это значит, что расстояние от стены до оси дома составит 4 метра. Если учесть, что угол наклона кровли составит 45 градусов, то длина стропильной опоры составит: 42 + 42 = 32. Окончательный результат определяется как корень квадратный из 32 и составляет 5,6 метра.
  2. Рассчитываем площадь одного ската, которая составит: 10 х 5,6 = 56 метров квадратных. Соответственно общая площадь кровли будет 112 метров. Наиболее популярным для кровель является профнастил С57 толщиной 0,7 миллиметра с оцинкованным покрытием. Полезный вес квадратного метра (с учётом перекрытия) составляет 8, 21 килограмма.
  3. Рассчитываем величину нагрузки на фундамент от металла: 8,21 х 112 = 920 килограмм.
  4. Для устройства крыши понадобятся 15 стропильных ног, для устройства которых нужно 30 брусков 15х5 сантиметров. Кроме того, понадобится установить ригеля — 15 штук по 2,5 метра каждый. Общая потребность в брусках составит: 30 х 5,6 + 15х2,5 = 168 + 37,5 = 205,5 метра, что составит 1,5 кубометра.
  5. Нагрузка от стропильной системы составит: 1,5 х 540 = 810 килограмм.
  6. Вычисляем вес утеплителя. Для кровли 112 квадратов понадобится листов размером 1х0,6 метра: 112 : 0,6 = 187 штук. Вес плиты минеральной ваты составляет 1,37 килограмма.
  7. Для утепления потолочного перекрытия тем же утеплителем в два слоя понадобится: 66,2 : 0,6 х 2 = 80 штук.
  8. Нагрузка от утеплителя составит: 187 + 80 = 267 х 1,37 = 366 килограмм.
  9. Общее весовое воздействие кровли на фундамент составит: 920 + 810 + 366 = 2096 (килограмм). Используем тот же метод и увеличиваем нагрузку на 20%, поскольку не учтены воздействия крепежа, полиэтиленовой плёнки, отделочных материалов. Результат: 2096 х 1,2 = 2515 килограмм, или 2,5 тонны.

Суммарное воздействие на фундамент со стороны верхнего строения составит: 22,8 + 2,5 = 25,3 тонны.

Кровля из профилированного листа

Надежная и долговечная крыша из профлиста

Расчёт веса фундамента

Порядок расчёта сводится к вычислению объёма опорного основания и умножению полученного результата на удельный вес бетона.

Конструктивно фундамент в сечении представляет собой комбинацию двух прямоугольников:

По контуру опорной плиты шириной 60 и толщиной 30 сантиметров и цоколя шириной 40 сантиметров и высотой 60.

  1. Площадь сечения первого элемента определяется, как 0,3 х 0,6 = 0,18 метра квадратных;
  2. Цоколь в сечении составит: 0,4 х 0,6 = 0,24 квадрата.
  3. Общая площадь определяется как: 0,24 + 0,18 = 0,42.
  4. Длина наружного контура фундамента составляет 10 х 2 + 8 х 2 – 1,6 = 20 + 14,4 = 34,4 (метра). Кроме того, длина фундамента под внутренние перегородки составляет 36 метров.
  5. Общая длина опорного основания составляет 70,4 метра.
  6. Объем бетона, затраченного на устройство фундамента, определяется как: 70,4 х 0,42 = 17 кубометров.
  7. Вес фундамента из тяжёлого бетона будет равен: 17 х 2,5 = 42,5 (тонны).

Чтобы определить удельную нагрузку на грунт, нужно рассчитать площадь опоры. Ширина опорной плиты 0,6 метра, а её длина определяется как: 10 х 2 + 8 х 2 – 2,4 = 20 + 13,6 = 33,6 метра квадратных.

Рассчитываем общую нагрузку на грунт: 25,3 + 42,5 = 67,8 (тонн).

Удельная нагрузка определяется следующим образом: 67,8 : 33,6 = 2 тонны на метр квадратный, что составит в более привычном выражении величину в 200 грамм на квадратный сантиметр.

Такая нагрузка может быть критичной только на зыбучих песках или толстой торфяной подложке. В этом случае следует подумать об устройстве свайно — плитного монолитного фундамента.

Особенности расчёта других видов фундаментов

Приведённый выше расчёт для ленточного фундамента даёт исчерпывающую информацию по количеству основных материалов для сооружения фундамента и собственно дома. Однако, в силу обстоятельств, часто приходится строить фундамент другого типа.

Ленточный фундамент

Надежный и доступный вид опорного основания — ленточный

Столбчатые фундаментные конструкции

Одним из таких конструктивных решений являются фундаменты столбчатые. Основным опорным основанием в них являются бетонные столбы.

В зависимости от характеристик грунта, расстояние между столбами может быть разным, на практике чаще всего их оси располагаются на удалении порядка двух метров. При этом нужно соблюдать условие равенства межосевых расстояний по периметру фундамента. Это необходимо для равномерного нагружения всех опор. Устройство столбов необходимо также по месту установки внутренних перегородок.

Виды столбов также могут быть различными:

  1. Литые в грунт. Для их установки нужно вырыть шурф размерами 50х50 сантиметров. Глубина определяется такой характеристикой, как точка промерзания грунта. Это постоянная характеристика для каждого региона строительства. Навершие выполняется отливкой в опалубку. Все верхние оконцовки должны быть выровнены в горизонтали по шнуру.
  2. Литые в корпус. Для этого используются трубы из различных материалов — бетонные, асбоцементные, пластиковые или металлические. Шурфы под такие опоры изготавливаются бурением с использованием как ручных, так и механизированных инструментов (ямобуры). Диаметр шурфов зависит от конструкции здания и предполагаемой нагрузки на фундамент.
  3. Комбинированные. Заливка производится до уровня грунта, а навершие изготавливается кладкой из различных материалов — кирпича, бута или других строительных камней. Непременное условие — строгая горизонтальность и расположение на одном уровне.

Все виды столбов выполняются с армированием металлическими прутками. Армирующая решётка изготавливается на поверхности в форме квадрата или круга в основании, после чего погружаются в шурф.

Расчёт потребности в материалах производится традиционным способом — площадь сечения столба умножается на расстояние от навершия до точки опоры в грунте.

Столбчатый фундамент

Надежный и недорогой фундамент на столбах

Для создания опорной поверхности под размещение верхнего строения используется несколько способов:

  • отливка армированной бетонной плиты;
  • установка стандартных плит перекрытия;
  • отливка ростверка.

Плитный фундамент

Такие опорные основания устраиваются на неустойчивых грунтах, склонных к пучинению. Они относятся к разряду плавающих фундаментов и создают опору всей своей плоскостью.

Порядок действий при строительстве плитного фундамента следующий:

  1. Разметка фундамента на местности.
  2. Расчистка площадки от кустов, деревьев и дёрна.
  3. Трамбовка поверхности грунта виброплитой. При этой операции происходит его просадка на глубину до 50 сантиметров.
  4. Настилка геотекстиля на дно котлована с напуском на стенки.
  5. Засыпка дренажного слоя песчано — гравийной смесью, либо послойно песком и гравием с трамбовкой виброплитой каждого слоя отдельно.
  6. Укладка утеплителя, в качестве которого можно использовать плиты из вспененного полистирола.
  7. Гидроизоляция поверхности утеплителя сплошным слоем. Может быть использована битумная мастика. Порядок её использования указывается на упаковке.
  8. Установка арматуры. Армирование нужно проводить стальными прутками диаметром 6–10 миллиметров.
  9. Заливка бетонным раствором марки 300 толщиной 30–50 сантиметров в зависимости от массы конструкции дома.
  10. Выдержка фундамента производится в течение 28 суток, после чего работы можно продолжать.

Потребность в материалах и их масса рассчитывается в соответствии с их плотностью и количеством, зависящим от размера фундамента дома.

Расчёт потребности в арматуре и вязальной проволоке

Многие застройщики ошибочно полагают, что для армирования фундамента можно использовать любые металлические изделия. Такие действия часто приводят к разрушению опорного основания дома.

Утепленный фундамент монолитная плита

Самый устойчивый фундамент для дома

Армирование ленточного фундамента

Для устройства такого опорного основания применяются две схемы армирования:

  • четырехстержневая;
  • шестистержневая.

Выбор варианта исполнения зависит от размеров опорного основания. Этот же фактор влияет на диаметр арматуры. По строительным нормам расстояние между прутками в ряду не должно превышать 40 сантиметров, а от торцевых стенок оно составляет 5–7 сантиметров. Следовательно, для фундаментов шире полуметра используют шестистержневую схему. Для более узких — четырехстержневую.

Диаметр прутков для частного загородного строительства составляет 8 миллиметров для вертикальных прутков и 6 — для горизонтальных. На практике обычно используют восьмимиллиметровую арматуру для всех деталей.

Для примера расчёта рассмотрим фундамент размерами 10х8 метров шириной 40 сантиметров и высотой 50 сантиметров. Для армирования выбираем четырехстержневую схему. Длину непрерывного прутка рассчитываем по среднему размеру фундамента: 9,5 х 2 + 7,5 х 2 = 34 метра. Увеличиваем это количество по количеству стержней в 4 раза и получаем общую длину продольных прутков: 34 х 4 = 136 метров.

Длина поперечных прутков при такой ширине фундамента составит 30 сантиметров, а их количество при шаге 30 сантиметров составит: 3400 : 30 = 113 штук. Общая длина будет равна 34 метра для одного слоя, 64 метра для полной обвязки.

При высоте в 50 сантиметров длина вертикальных прутков составит 60 сантиметров с учётом погружения в грунт. Количество деталей равно количеству поперечных прутков, а длина составит: 113 х 60 = 68 метров.

В итоге потребность в арматуре составит 136 + 64 + 68 = 268 метров.

Прутки поставляются длиной 4–6 метров, поэтому в месте стыковки их укладывают внахлёст на 15–20 сантиметров и увязывают проволокой. В связи с этим целесообразно увеличить общую длину прутков на 10–12%.

Для армирования такого фундамента понадобится: 268 х 1,1 = 295 – 300 метров прутков.

Армирование ленточного фундамента

Шестистержневое армирование стальным прутками

Армирование столбчатого фундамента

Схема установки прутков такая же, как для ленточного фундамента. Разница состоит в том, что арматурная сетка монтируется на поверхности и опускается в шурф по готовности.

Армирование плитного фундамента

Все параметры формирование сетки остаются такими же. Поэтому расчёт заключается в следующем: размеры фундамента нужно разделить на шаг сетки, в результате получаем нужное количество прутков вдоль и поперёк. Второй и последующие слои арматуры будут в точности повторять количество прутков в первом слое. Также рассчитывается количество вертикальных прутков — для каждого стыка изготавливается одна опорная деталь.

Расстояние от гидроизоляции до нижнего слоя арматурной сетки должно быть 5–7 сантиметров. Для этого используют подкладки («стульчики»), например — из битого кирпича.

Арматурная сетка для монолитной плиты

Такие опорные конструкции наиболее надежны для любого дома

Стойки арматурной сетки не должны достигать слоя гидроизоляции. В противном случае вероятно его повреждение при бетонировании. Стойки нужно изготавливать L-образной формы и крепить короткую часть к нижнему слою сетки вязальной проволокой.

Расход вязальной проволоки

Регламентировать расход этого материала практически невозможно, поскольку он всегда привязан к конкретной конструкции арматурной сетки. Прикидочно можно определить потребность в проволоке, сосчитав количество соединений в сетке. Для вязки соединения из двух прутков понадобится 30–35 сантиметров, если стыкуются три детали — до 50 сантиметров. Количество соединений определяется шагом арматурной сетки и количеством слоёв в решётке.

Для вязки арматуры лучше использовать отожжённую стальную проволоку диаметром 1,5–2,0 мм.

Стоимость армирования фундамента загородного дома

Этот показатель зависит от места нахождения постройки. Решающими факторами являются:

  1. Стоимость доставки материала от склада до места применения.
  2. Количество материала и способ разгрузки — выгрузка вручную самостоятельно или с применением грузоподъёмных машин.
  3. Конструкция арматурной сетки — шаг между прутками.
  4. Способ крепления — сваркой или вязкой.
  5. Рентабельность, закладываемая исполнителем, при исполнении работ подрядными организациями.

Можно учитывать ещё многие факторы, но ориентироваться можно на двойную стоимость используемых материалов.

В любом случае это строго индивидуальный показатель для региона строительства.

Сколько стоит готовое опорное основание

Затраты на возведение фундамента зависят от его конструкции. Прочность опорного основания определяет долговечность самого строения, поэтому нельзя экономить на изыскательских работах для определения свойства грунтов и их несущей способности. Это позволит выбрать оптимальный вариант устройства как по цене, так и по трудозатратам. Принято считать, что фундамент обойдётся вдвое дешевле при установке своими руками.

В настоящее время практически любое оборудование можно взять в аренду. Это будет способствовать улучшению качества строения и минимизации сроков исполнения работ.

Какой дешевле

Вопрос немаловажный, и нужно оговориться сразу, что качество опорного основания соответствует всем требованиям.

Дешевле всего обойдётся свайный фундамент, особенно при использовании бурения шурфов.

Наиболее дорогим сооружением следует признать плитный фундамент. Это связано со сложной конструкцией устройства и многообразием применяемых материалов. В то же время этот вид опорного основания считается самым надёжным, на таких фундаментах разрешено даже многоэтажное строительство.

строительство.

Нужно понять одно — дело не в стоимости объекта, а в его оптимальном исполнении в соотношении цена — качество.

Неудачные решения при выборе конструкции фундамента и материалов для его изготовления чреваты разрушением строения и потерей значительных денежных средств, не говоря о моральных страданиях от собственной ошибки. Все нужно продумывать и просчитывать! Успехов вам!