Ленточный фундамент для частного дома — устройство, проектирование, расчеты

Правильно рассчитать ширину ленты (как подошвы, так и наземной части), глубину заложения основания поможет составление подробного плана здания. Иначе невозможно добиться корректных расчетов, например, лента может быть шире или уже необходимого. Что приведет к приобретению лишних материалов и росту затрат или появляется риск, что конструкции будет недоставать прочности, что приведет к деформации основания.

Для правильных расчетов нужно знать этажность будущей постройки и стройматериал, из которого планируется строить дом. Например, ленточное основание должно выдержать деревянную постройку. Но из дерева делают как каркасные коттеджи, так и дома из бруса. А при аналогичной площади каркасная постройка будет значительно легче. Строя дома из керамзитобетонных блоков или газоблоков, придется учитывать размеры и плотность каждого блока. Так как полнотелые весят больше пустотелых. Чтобы избежать лишних трат и продлить срок службы своего дома перед началом стройки нужно правильно рассчитать параметры ленты.

Ленточный фундамент — это конструкция, которая соприкасается с землей, выглядит как замкнутая полоса и проходит под всеми внешними и внутренними несущими перегородками сооружения. На него приходятся нагрузки от коробки дома (стены, перекрытия, крыша), грунта, осадков и даже мебели. Разделяют монолитный и сборный подтипы ленточных оснований.

Монолит делают из раствора бетона, который заливают в установленную опалубку, выполняющую роль щитов и препятствует вытеканию. В опалубке устанавливают арматуру, состоящую из связанных между собой металлических прутьев. Благодаря этому конструкция становится надежнее. Сборную ленту делают из готовых блоков (чаще всего ФСБ), которые скрепляются между собой цементным раствором. Чтобы добавить надежности блоки укладывают на залитую бетоном подложку. Для защиты основания перед заливкой или укладкой в траншее делают защитную подушку из песка и щебня, толщина которой будет зависеть от свойств почвы.

При закладке основания для жилого здания требования жестче, чем для сооружения времянки или хозяйственной постройки. Хотя технология строительства будет одинакова для всех видов строений.

Если рассматривать конструкцию на схеме в профиль, становится понятно, что у ленточного фундамента размеры складываются из следующих параметров: длины конструкции, ширины и высоты, которая суммируется из наземной части и той, что находится в заглублении. Минимальная ширина ленточного фундамента и расстояние, на которое следует углубить подошву, будут отличаться в зависимости от назначения будущего строения, поэтому во избежании ошибок в расчетах составляют подробный план-чертеж будущего дома. Благодаря ему рассчитывается площадь каждого помещения и количество, и тип материалов, требуемых для строительства. Поэтому в плане обязательно должны быть отображены не только несущие перекрытия, но и все простенки, вид кровли, толщина стен. Если в доме планируется подвал, то указывается его расположение и глубина.

Для зданий с цокольным этажом в план вносится высота наземной части и что идет на ее изготовление. При этом не следует забывать о материалах, которые будут использованы для отделки, утепления и гидроизоляции, они тоже скажутся на ширине ленты. Минимальное значение ленты для каркасного коттеджа — 30 см, для дома из газобетона — 40 см, а для тяжелого дома в два-три этажа уже 65 см. Однако нельзя забывать о месте, отведенном под стройку. Расположение подземных вод, характеристики грунта, особенно несущая способность и подверженность силам морозного пучения, влияют на ширину основания и глубину заложения ленточного фундамента. Чтобы проектирование фундамента было корректным, рекомендовано сделать инженерно-геологические изыскания.

Частные дома возводят на незаглубленных и глубокозаглубленных ленточных основаниях. Последние закладывают ниже точки промерзания земли, что делает возведение конструкции достаточно сложным. Выбор данного типа ленты оправдан для тяжелых домов на слабых и пучинистых грунтах.

Если же земля на участке обладает хорошей несущей способностью, не склонна к сезонному пучению, то проще и выгоднее сделать незаглубленную ленту. Выбор глубины заложения мелкозаглубленного ленточного фундамента зависит от типа грунта и того на сколько промерзает земля в этой местности. А существующие строительные правила регламентируют на каком именно расстоянии от поверхности должна располагаться подушка под несущую конструкцию.

Существует ограничение на минимальную высоту мелкозаглубленного ленточного фундамента, наземная часть не может быть ниже 20 см, хотя чаще значение равно 40-50 см выше поверхности. Однако и этот параметр рассчитывается на основании проекта дома.

Независимо типа ленты, её главная задача — выдержать вес сооружения с сезонными осадками, избежать деформации из-за морозного пучения и прослужить как можно дольше. Именно для этого важно сделать проектирование.

Существует несколько способов, благодаря которым производят необходимые расчеты для строительства. Одним из самых популярных является определение несущей способности грунтов в пятне застройки. Этот метод состоит из нескольких этапов.

Общую массу здания узнают, складывая вес всех стен, перекрытий, крыши с учетом покрытия, лестниц (если они будут), гидро- и теплоизоляционных материалов, крепежных элементов. Для этого площадь элементов умножаем на вес материалов.

Для этого надо сложить вес перекрытий пола, потолка и кровли, всех стен, включая цокольное помещение и лестниц. Указанные элементы конструкции должны быть отображены на чертежах в сечении. Точки, в которых сила давления от соприкосновения достигает максимального значения, называется узлами.

Ориентировочные данные приведены в таблице ниже, более точные значения можно узнать в процессе проектировании. Для упрощения расчетов не учитываются оконные и дверные проемы, а также же вентиляционные продухи в цоколе или подвале.

Таблица «Средние нагрузки от разных видов узлов строения»

Снег, который остается на крышах домов в зимнее время, независимо от количества также оказывает давление на фундамент. Этот показатель называют снеговой нагрузкой. На территории России существуют восемь снеговых зон. Для каждой из них определены своя предельная снеговая нагрузка. Она может быть как 120 кг/м², так и 400 кг/м². Значения актуальные для конкретной местности внесены в справочники, их можно найти в интернете. Но сколько останется снега в конечном итоге на крыше зависит от её угла наклона. Угол ската крыши находят по следующей формуле: α = H/L, где α — это угол ската, H — высота, а L — длина половины крыши. Определившись со значением угла, определяют поправочный коэффициент q, благодаря которому и находят снеговую нагрузку, воздействующую на дом.

Карта снеговой нагрузки

Если угол крыши от 0 до 25 градусов, то q равен 1, наклон от 25 до 60 градусов, то q уже 0,7, а при угле свыше 60 q будет равен 0.

Таким образом, снеговая нагрузка S рассчитывает по следующей формуле:
S= Sg х q,
где Sg — площадь горизонтальной поверхности крыши.

Для определения полезной нагрузки принято считать, что на 1 м² площади пола давит 180 кг. Такой подход значительно упрощает расчёты, так как не надо складывать по отдельности вес техники, мебели и людей, которые будут там жить.

Если рассматривать изображение ленточного фундамента на чертежах, то становится понятно, что под параметрами будет подразумевается длина, ширина и высота конструкции.

Проще всего посчитать длину ленты, так как она представляет собой сумму длин всех внутренних и внешних несущих стен, под которыми и будет сделан фундамент.

Сложности обычно возникают при определении ширины и высоты фундамента. Под высотой подразумевается общая высота ленточной конструкции, то есть сумма величин подземной и наземной частей.

Ширина основания не может быть меньше стен независимо от того планируется ли монолитное основание или лента будет сборной и выложена из фундаментных блоков или бутового камня. Принято считать, что минимальная толщина основания — 25 см, но это значение актуально для временных построек и нежилых строений. Для одноэтажных домиков значение уже не может быть менее 30 см, для двухэтажного кирпичного коттеджа ширина будет от 60 см.

При планах на дом с подвальным помещением, глубина которого до 2,5 м, ширина подошвы зависит от материала и длины стен.

Высота цокольной части должна защищать от сезонных осадков и нивелировать воздействие пучинистого грунта на стены строения во время холодов. При этом нет норм, регламентирующих максимальную высоту цоколя. Она будет зависеть от типа дома и плотности земли на строительном участке. Для того, чтобы определить на сколько следует заглублять основание ленты нужно знать местоположение подземных вод, уровень промерзания почвы и тип грунта на участке, отведенном под стройку. Лучшим вариантом для определения всех этих значений будет сделать специальную геологическую экспертизу, особенно если есть подозрение на смешенный тип грунта или близкий уровень грунтовых вод.

Стоит помнить, что приведенные выше данные являются усредненными значениями.

Поэтому общую массу здания, которая складывается из веса всех частей, полезной и снеговой нагрузок, необходимо разделить на площадь ленты. Площадь находим, умножая длину конструкции на ширину. Важный момент, площадь должна быть в см², так как необходимо узнать удельную нагрузку на каждый квадратный сантиметр ленточного основания.

Таким образом, если общая нагрузка от здания 450 000 кг, длина фундамента 40 м, а ширина 0,4 м, то произведя следующие расчеты: 450 000/4000*40, узнаем, что удельная нагрузка примерно равна 2,81 кг/см². То есть на квадратный сантиметр грунта под подошвой основания оказывается давление весом в 2,81 кг.

Зная объем или кубатуру ленты, станет ясно какое количество бетонного раствора, арматуры и опалубки нужно для монолита, и сколько плит ФСБ понадобится для сборного. Объем находится путем умножения высоты, ширины и длины основания.

Если предположить, что в расчете удельной нагрузки на фундаменты, высота ленты 1,6 м, то кубатура для монолита (40*04*1,6) = 25,6 куб. м. Учитывая возможные отклонения в расчетах бетонного раствора обычно готовят больше.

С течением времени любое сооружение будет продавливать землю, находящуюся под ним, то есть давать осадку. Проседание почвы происходит из-за разных причин, среди них изменение характеристик грунта из-за дождя, подземных толчков, нарушение строительных норм и правил во время закладки фундамента. Даже близость рощи или садовых деревьев может повлиять на проседание земли. Сложности в расчетах нередко возникают, если грунт в зоне стройки неоднородный, это значит, что усадка дома будет неравномерной. Чтобы нивелировать эти негативные процессы делают расчет осадки ленточного фундамента методами послойного суммирования, эквивалентного слоя и построение модели напряжённо-деформированного состояния.

Проектирование фундамента начинается после утвержденного плана дома, в котором обязательно должны быть отображены все несущие элементы, а также материалы для изоляции и отделки. Это позволит правильно рассчитать все параметры конструкции и избежать ошибок, способных негативно сказаться на надежности дома и привести к дополнительным денежным затратам на исправление ошибок.