Очень часто мне в чате, через бота или в личку задают фопросы типа:
"...максим,буронабивной фундамент какие сваи диаметром бурить?...
...и какое количество и глубиной?..."
или
"Глубина фундамента по 2х этажный дом из газобетона..."
Есть масса интерпретаций этого вопроса от совершенно разных людей. Поэтому я решил рассмотеть работу фундамента более подробно.
Основной задачей фундамента является передача и распределение нагрузки от конструкций дона на основание. Нагрузки состоят из нескольких частей. Это вес конструкций здания куда включены стены, окна, кровля, отделочные материалы инженерные системы, переменные нагрузки от внешних факторов - снеговые, ветровые нагрузки, а также полезная нагрузка - мебель, оборудование люди.
Весь этот вес через фундамент передается на основание.
Основной несущей характеристикой грунта является его средняя несущая способность. Ниже таблица, в которой приведены средние показатели несущей способности разных видов грунта.
Расчетное сопротивление сжатию грунта - параметр характеризующий нагрузку, при которой грунт не будет деформироваться. Надо понимать, что табличные значения приведены для фундамента с шириной подошвы 1 метр и глубиной залегания 2 метра.
При этом фактическое значение несущей способности может сильно изменятся при изменении типа и характеристик фундамента.
Но теперь немного о расчете. Если собрать все нагрузки, которые передаются на фундамент, добавить к ним собственный вес фундамента и потом разделить полученную величину на площадь основания фундамента - мы получим значение давления, которое оказывает наша контсрукция на грунт. Если эта величина ниже сопротивления сжатия грунта - дом будет стоять надежно, если больше - возможны просадки и деформации.
Рассмотрим пример:
Имеется дом, построенный из газобетона Д400, построенный в один этаж. Размер дома 6х10 метров, толщина стен - 400 мм, высота - 3,5 метров. Объем газобетона равен Периметр х 0,4 х 3,5 = 32х0,4х3,5= 44,8 м3. Вычитаем проемы, добавляем фронтоны если они есть. Плотность газобетона Д400 то есть 400 кг/м3, то есть вес конструкция будет 17,92 тонны. Надо понимать что к этому весу стоит добавить раствор и арматуру, армопояса, перекрытие, отделку фасада, полы и прочие конструкции.
Общий вес пусть будет 80 тонн, включая вес фундамента.
В качестве фундамента мы применим ленту по периметру шириной 400 миллиметров. Площадь опирания в этом случае составит 0,4 х 32 = 12,8 м2 или 128 000 см2. Теперь рассчитаем давление на грунт 80000 / 128 000 = 0,62 кг/см2.
Несущая способность грунта вычисляется по формулам:
R = Ro [1 +k1(b — bo) / bo] (d + do) /2do при d < 2 м;
R = Ro [1 +k1(b — bo) / bo] + k2γ'(d — do) при d > 2м
где b — ширина фундамента, м; d — глубина заложения подошвы, м ; γ’— расчетное значение удельного веса грунта, залегающего выше подошвы фундамента, кН/м³; k1 — коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными грунтами и песками, k1 = 0,125; для оснований сложенных пылеватыми песками, супесями, суглинками и глинами, k1 = 0,05; k2 — коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными песчаными грунтами — k2 = 0,25, сложенных супесями и суглинками —k2 = 0,2; глинами — k2 = 0,15.
Наш вариант до 2-х метров, пусть основание супесь, то есть k1 примем 0,05, b = 0,4 м, d = 1 м. (глубина заложения). Этот параметр определяется в зависимости от глубины промерзания в регионе и типа грунтов основания. Так как фундамент заложен менее чем на 2 метра значение удельного веса грунта, залегающего выше подошвы нам не нужно.
Итого R = 2,5 х (1+0,05х(0,4-1)/0,4) х (1+2)/2х2 = 1,73 кг/см2.
Как мы видим, несущей способности нашего основания вполне достаточно для воспрринятия нагрузки от веса дома в 80 тонн. с запасом в 2 раза.
Как мы вилим из вышеприведенной формулы при заложении фундамента на большую (до 2 м) глубину несущаа способность отнования возрастает, также как и при расширении подошвы фундамента.
Однако мы видим, что, например при возведении 2-х этажного дома на том же фундаменте запаса несущей способности грунта может уже и не хватить. И например при увлажнении (сезонный подъем грунтовых вод) основания наш дом может просесть.
Для увеличения несущей способности применяют различные способы, например увеличивают площадь подошвы, расширяя фундамент, или выполняют различные свайные фундаменты с заглублением 2 и более метров.
Следует помнить, что на фундамент кроме давления со стороны здания действуют еще силы морозного пучения. А при использовании свайно-ленточного фундамента сама лента должна еще работать как несущая балка.
Наиболее простым для частного дома будет являтся фундаментная плита. Имея очень большую площадь опирания такой фундамент равномерно распределяет вес конструкции и оказывает очень меленькое давление на грунт, что позволяет возводить большие здания на грунтах с низкой несущей способностью, однако надо помнить, что для правильной работы плиты ее тоже необходимо расчитать на восприятие нагрузок от стен здания.
Фундаменты также бывают более сложными, опираюшимися на слои с разными характеристиками, работающими в разных условиях. Я постарался на самом простом уровне рассказать о расчете несущей способности грунта, но есть еще масса параметров о которых невозможно рассказать в короткой статье.
Надеюсь данный материал внес некоторую ясность в вопросы расчета фундаментов и помог сделать правильный выбор между фундаментом, построенном "На глаз" и расчетной конструкцией, имеющей необходимую прочность и несущую способность.