Розрахунок бетону на фундамент стрічковий
Бетон та залізобетон, починаючи з другої половини минулого століття, стали поступово витісняти цеглу – традиційний будівельний матеріал. Причина — бажання якнайшвидше забезпечити мешканців країни житлом. Але згодом з'ясувалося, що мешкати в цегляному будинку набагато комфортніше, ніж у залізобетонних коробках. До того ж, з'явилося більше можливостей та, відповідно, більше бажаючих мати власний будинок.
Найпоширенішим видом основ будинку є стрічковий фундамент.
Перед будівництвом будівлі потрібно дізнатися, як порахувати бетон на фундамент та якої якості має бути цей матеріал.
Основні характеристики бетонів
Бетон являє собою затверділа суміш в'язкої речовини і заповнювача. Для створення необхідної консистенції суміш розводять у воді, додаючи її до строго дозованої кількості. Певні властивості бетону надають добавки, що вводяться до складу суміші. В'язкою бетонною речовиною на фундамент в індивідуальному будівництві є цемент.
Бетони ділять на класи та марки. Будівельники, як правило, оперують такою характеристикою, як марка, і розрахунки виконують визначення саме необхідної марки бетону. Однією з найважливіших характеристик є міцність.Щоб порахувати бетон і визначити його марку, слід визначити загальне навантаження, що припадає на стрічковий фундамент, а потім в результаті розрахунку визначити навантаження, що припадає на площу фундаменту 1 см 2 .
Як порахувати бетон і вибрати потрібну марку, допоможуть дані, наведені в таблиці №1.
Таблиця 1. Марка бетону та відповідна їй міцність на стиск, кп/см 2 .
| Марка бетону (клас) | Міцність на стискання | Марка бетону (клас) | Міцність на стискання | Марка бетону (клас) | Міцність на стискання |
| М50 (В3,5) | 46 | М200 (В15) | 196 | М550 (В40) | 524 |
| М75 (В5,0) | 65 | М250 (В20) | 262 | М600 (В45) | 589 |
| М100 (В7,5) | 98 | М400 (В25) | 327 | М600 (В50) | 655 |
| М150 (В10) | 131 | М450 (В30) | 393 | М700 (В55) | 720 |
| М150 (В12,5) | 164 | М550 (В35) | 458 | М800 (В60) | 786 |
- Клас приладу гарантує, що міцність на стиск для відповідної марки бетону в 5 випадках зі 100 може трохи відрізнятися від значення, вказаного в таблиці. Тому, підбираючи бетон за класом, можна раціональніше зробити розрахунок за міцністю на стиск. Наприклад, М550 (В35) та М550 (В40).
- Іноді тиск на стиск визначають у мПа. Ось співвідношення для переведення мПа в кілопонди: 1 мПа = 10 кп/см 2 (100 кп/м 2 ≈ 1 кПа).
Для звичайних одно- та двоповерхових приватних будинків стрічковий фундамент повинен витримувати навантаження, яке може забезпечити бетон марки М200 або М250. На стрічковий фундамент підійдуть бетони, які в залежності від густини ділять на полегшені (щільність від 1800 до 2200 кг/м 3 ) та важкі (щільність від 2200 до 2500 кг/м 3 ).
За розміром зерен наповнювача бетони ділять на дрібнозернисті (до 1 см) і крупнозернисті (від 1 до 15 см). Бетони поділяють за морозостійкістю на марки F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500. За водонепроникністю бетони ділять на марки W2, W4, W6, W8 та W12
Розрахунок бетону для основи будівлі
Розглянемо варіантзастосування монолітного стрічкового фундаменту. Для нього необхідно виконати розрахунок, щоб дізнатися, якою має бути рухливість, морозостійкість та водонепроникність бетону.
Для цього потрібно дослідити геологію ділянки та визначити рівень залягання ґрунтових вод, дізнатися глибину промерзання ґрунту, визначити тип ґрунту та відповідну йому несучу здатність.
У приватному домобудуванні для його основи підходящою є марка бетону М200 або М250 (класи В15 та В20 відповідно). Яка ж вага будівлі може витримати такий бетон?
Щоб виконати розрахунок та вирішити поставлене завдання, необхідно вказати ширину фундаменту. Зазвичай ця ширина має на 10-15 см перевищувати ширину зовнішніх стін будинку.
Найпоширенішим варіантом зовнішніх стін є утеплені стіни з товщиною цегляної кладки, що дорівнює 1,5 цегли. Такий варіант представлений на зображенні 1. Розміри, які нам знадобляться, вказані на зображенні. Конструкція складається з внутрішньої обробки 1 (її товщина для розрахунку значення не має), несучої стіни 2, теплоізоляції 3, вентильованого зазору 4, цегляного облицювання 5. Гнучкі зв'язки також для розрахунку значення не мають.
Одинарна цегла має розміри 250х120х65 мм і вага приблизно 4 кг. Тобто δст= 25 см. Ширину утеплювача δут разом з вентиляційним зазором приймемо рівною 10 см, ширина зовнішньої стіни становить 12 см. Разом у сумі отримаємо ширину стіни 25+10+12=47 см. Без урахування утеплювального проміжку товщина цієї стіни відповідає кладці в 1,5 цегли.
Розрахунок тиску стіни на основу
Відомо, що при кладці 1,5 цегли на 1 м² потрібно 189 шт. одинарної цегли, а з урахуванням швів - 153 шт. Вважатимемо, що вага швів не набагато відрізняється від ваги цегли, тому вага одного метра квадратногокладки Р будемо визначати, вважаючи, що вага швів дорівнює вазі 189-153 = 26 шт.
Тепер визначимо вагу стіни, що припадає на 1 м за довжиною. З урахуванням ваги покрівлі, що передається через крокви та мауерлат, а також рівномірно розподіляється по стіні, приймемо, що висота зовнішніх стін 2-поверхового будинку дорівнює не 6 м, а 6,5 м. В результаті отримаємо:
Ширина, яка припадає на стіну в 1,5 цегли, становить 37 см (див. зображення 1), тобто площа, що припадає на 1 м довжини, становитиме:
- S1 = 37 × 100 = 3700 см ²;
а зусилля на стиск складе:
тобто за навантаженням на стиск може підійти практично будь-яка марка бетону.
Але будівельники не дарма рекомендують для дрібнозаглиблених фундаментів використовувати бетон класу В20. На такі конструкції, окрім сил стиснення від ваги будівлі, діють сили, що виникають внаслідок спучування ґрунту у зимовий період. Ці сили діють як знизу нагору, а й у інших площинах. При цьому немає жодної гарантії, що вони будуть рівномірно розподілені по довжині балки. В результаті нерівномірного навантаження конструкція буде піддаватися не тільки стискаючим, але і згинальним навантаженням, а можливо, і моментам, що крутять.
Розрахунок тиску будівлі на ґрунт
Знаючи розміри будови і, отже, довжину фундаменту, а також його висоту (для дрібнозаглибленого це приблизно h=1 м) і ширину, не важко визначити об'єм і кількість, наприклад, полегшеного бетону (щільність Q дорівнює від 1800 до 2200 кг/м³) . Для розрахункового варіанта ширина фундаменту з урахуванням товщини стіни та ширини утеплювача складе Δ=47+10=57 см=0,57 м. В результаті отримаємо вагу одного погонного метра:
Разом із вагою стіни сила, з якою будинок давитиме на ділянку ґрунту завдовжки 1 м, складе:
Вважаючи, що вгоріі внизу фундамент має однакові розміри, визначимо опорну площу завдовжки 1 м:
Тиск на ґрунт дорівнює:
Для супіску або суглинку навантаження, що допускається, не повинно перевищувати 2,5 кг/см², для глинистого грунту ця величина істотно більша.
Приготування бетону є відповідальною операцією. Марка цементу повинна бути не нижче 300, не можна використовувати дрібний пісок з частинками глини, щебінь повинен бути від 5 до 20 мм. Рекомендований склад суміші: одна частина цементу, три частини піску, три (чотири) частини щебеню. Вода має бути питною, а бетон такої консистенції, щоб його можна було закладати в опалубку і потім трамбувати, але не заливати.
Вважаємо за необхідне попередити майбутнього будівельника від благодушності. Із фундаментом не жартують. Наведені приклади розрахунку бетону показують принцип. При цьому не було враховано всі елементи будівлі, які створюють навантаження на ґрунт. Фахівці рекомендують враховувати вагу всього, що буде всередині будівлі, включаючи меблі, опалювальну систему та елементи декору.