Фундамент: расчет кубатуры

• Свойства грунта и глубина промерзания
• Предварительный расчет кубатуры и веса
• Определение давления на грунт

Определить объем любой фигуры правильно, тем более такой простой, как прямоугольная призма основания дома, не трудно. Будущего хозяина должны интересовать не столько кубы, сколько расчет количества материала, которое ему следует приобрести.

Если Вы хотите знать сколько потребуется материалов при строительстве фундамента, необходимо рассчитать кубы фундамента.

Для определения объема основания здания недостаточно знать только его периметр, высоту и ширину. Расчет этих параметров потребует определить и другие показатели, такие как:

Свойства грунта и глубина промерзания

Карта глубины промерзания грунта.

Основной характеристикой почвы, которую необходимо учитывать, является ее несущая способность, [?]. Под этим понимают способность поверхности выдерживать нагрузку, не проседая. По этому показателю грунты существенно разнятся. Так, супеси, к которой относятся песчаные грунты, содержат не более 10% глины и имеют коэффициент пористости С=0,5, [?гр]?3 кг/см2. Примерно такое же значение имеет этот параметр и для суглинков, а вот у глинистых грунтов, содержащих более 30% глины, несущая способность [?гр]?6 кг/см2 ..

Глубина промерзания грунта определяет высоту фундамента. Его подошва должна быть примерно на 15-20 см ниже глубины промерзания почвы. На изображении 1 приведена карта европейской части России, по которой можно определить глубину промерзания в районе строительства. Подобные карты есть для других районов страны.

Поскольку глубина указана с дискретностью 20 см, а выбор глубины промерзания существенно скажется на объеме фундамента, то для более точного определения этого параметра целесообразно воспользоваться усреднением. Например, для района Пензы глубина промерзания будет равна примерно среднему значению между 140 и 160 см, то есть 150 см.

Таблица взаимосвязи строительного материала, температуры воздуха и толщины стен дома.

Для определения массы всего здания необходимо определиться с толщиной стен (с учетом толщины утеплителя), с материалами, которые будут использованы при возведении внешних и внутренних несущих стен. Это же относится к перекрытиям и кровле. Вес необходимо определять с учетом всего, что будет находиться внутри помещения, вплоть до мебели. Если планируют использовать печное отопление, то массу печи не учитываем, так как она будет возведена на отдельном фундаменте.

Марка бетона определяет его способность выдерживать сжимающие нагрузки. Обычно для ленточных фундаментов частного дома, высота которого не превышает 3-х этажей, применяют марки бетона М200-М250. Эти марки соответствуют классу В15-В20. Допустимая нагрузка на сжатие [?бет] составляет: для М200 -196 кгс/см2, для М250 – 262 кгс/см2. Для подобных зданий применяют облегченный бетон, куб которого имеет плотность Q, равную от 1800 до 2200 кг.

Предварительный расчет кубатуры и веса

Для расчета кубатуры фундамента можно воспользоваться готовым калькулятором.

Ширина основания дома в верхней его части обычно больше примерно на 10 см, чем ширина стен. В качестве примера выполним расчет кубатуры фундамента, на который опирается кирпичная стена. Толщина такой стены с учетом утеплителя, вентиляционного промежутка, толщины стены в 1,5 кирпича, составит примерно 40 см. Следовательно, ширина верхней части основания должна быть равна, как минимум, 50 см.

Чтобы посчитать кубатуру фундамента, введем следующие обозначения:

• Рзд – общий вес здания, кг;
• рзд – масса здания, приходящаяся на 1 м длины основания, кг;
• РФ – общий вес фундамента, кг;
• рФ – масса, приходящаяся на 1 м длины, кг;
• V – общий объем основания, м3;
• v – объем участка длиной в 1 м;
• L – периметр основания, LД и LШ – его длина и ширина соответственно, см;
• ?В, ?Н – ширина верхней и нижней части основания соответственно, см;
• h – высота основания, см;
• s – площадь одного погонного метра, см2.

Определим вес р, приходящийся на 1 м длины, как рЗД=Р/L,

где периметр

L= 2LД+2(LШ- 2?В).

Площадь s=100? ?В, а давление на единицу площади поверхности составит

?Ф= р/ s, кг/см2.

Чтобы в дальнейшем правильно посчитать объем, необходимо проверить выполнение условия

?Ф< [?бет] (1)

Для первой проверки выполнения условия (1) следует предварительно рассчитать значение ?Ф, исходя из того, что сечение фундамента прямоугольное, то есть, ?В,=?Н.

В таком варианте объем участка основания длиной в 1 м будет равен:

v= 100?h? ?В.

Например, h=150 см, ?В=50 см. Тогда v= 100?150? 50=750000 см3=0, 75 м3, а вес этого участка составит: рФ=Q? v= 2000?0,75=1500 кг.

Определение давления на грунт

Зависимость глубины заложения фундамента от типа грунта.

Рассчитать давление на поверхность необходимо для того, чтобы сравнить его с несущей способностью грунта [?гр]. Правильно это сделать по формуле:

?гр=(рЗД+ рФ)/s.

Проверяем выполнение условия:

?гр< [?гр] (2)

Если условие (2) выполняется, то теперь, зная периметр, можно рассчитать общий вес: РФ= рФ?L. То есть даже общий объем знать нет необходимости. Если же условие (2) не выполняется, то следует увеличить параметр ?Н и определить объем участка фундамента длиной в 1 м, исходя из того, что поперечное сечение его имеет форму трапеции, то есть по формуле: v= 100?h? (?В+ ?Н)/2. Расчет следует повторять, пока условие (2) не будет выполнено.

Для указанных марок бетона применяют цемент не ниже М300, при этом на часть цемента добавляют 3 части песка и 3-4 части щебня. Определим количество материала для здания конкретных размеров.

Пусть длина сооружения LД =10 м, ширина LШ=8 м, а толщина основания ?В=0,5 м. Тогда общая масса всей конструкции составит:

РФ = рФ ?L=1500?[2?10+2(8- 2?0,5)]= 51000 кг.

Исходя из соотношения цемент?песок?щебень= 1?3?4 (всего 8 частей), потребуется:

• цемента 1?51000/8=6375 кг, или примерно 130 мешков по 50 кг;
• песка 3?51000/8=19175 кг. Масса песка в среднем равна 1600 кг/м3, то есть потребуется примерно 12 кубов.
• щебня 4?51000/8=25500 кг. Вес щебня в среднем равен 1500 кг/м3, то есть потребуется примерно 17 кубов.

Предлагаемый метод позволяет вначале посчитать количество бетона, который требуется для участка размером в 1 погонный м. Это существенно упрощает определение общей потребности в цементе, песке, гравии для ленточных фундаментов любых размеров.