Сбор нагрузок на фундамент: самая лучшая система расчета

Сбор нагрузок на фундамент — особенности и пример расчета

Непомерная нагрузка на фундамент приведет к разрушению всей постройки. Поэтому в процессе проектирования конструкции дома нужно уделить особое внимание расчету (сбору) нагрузок, действующих на фундамент строения.

И в этой статье мы познакомим вас с процессом вычисления самых заметных нагрузок, оказывающих влияние и на габариты, и на конструкцию основания для жилого дома или коммерческого строения. Но вначале мы дадим немного теории, рассказав о разновидностях нагрузок проецируемых на фундамент со стороны строения и грунта и о типах деформаций конструкции основания спровоцированных этими нагрузками.

Разновидности нагрузок

Сбор нагрузок на фундамент формируется под влиянием следующих факторов:

• Веса самого строения: от кровли до нижнего венца (или первого ряда кирпичей/блоков), возведенного по уже существующему проекту.
• Эксплуатационной нагрузки  —  веса всех предметов интерьера, жильцов, отделочных материалов, меблировки, внутренних коммуникаций, бытовой техники и прочего содержимого жилища.
• Веса самого фундамента: от пяты до ростверка со всеми сопутствующими элементами – отделкой, гидроизоляцией, утеплением и так далее.
• Динамической нагрузки – предполагаемого веса снежного покрова и силы давления ветра на стены и кровлю строения.

Точное определение суммы нагрузок, а равно и каждой составляющей сбора, относится к достаточно затруднительным операциям.

Поэтому большинство вышеприведенных параметров считают исходя из объемов стройматериалов и площади пола, кровли и стен строения, умножая эти данные на соответствующие коэффициенты.

К счастью для проектантов вычисление веса дома и основания строения, а равно и эксплуатационной, и динамической нагрузок, производится путем ввода исходных данных в специальную программу – калькулятор фундамента.

Характеристики опорного грунта

Помимо конструкционного, эксплуатационного и динамического веса, проводя расчет нагрузки на фундамент, следует учесть такие характеристики и качества опорного грунта, как:

• Усадку грунта под пятой основания. Этот  параметр определяется по степени деформации почвы под весом нагруженной ленты или опоры. И чем выше плотность грунта, тем меньше его усадка.
• Глубину промерзания почвы. Этот параметр влияет на нагрузку, возникающую вследствие деформаций пучения грунта. Расширяющийся под влиянием низких температур грунт выталкивает заглубленный в него фундамент.
• Несущую способность грунта. Этот параметр определяет сопротивляемость почвы внешним нагрузкам. Высокая несущая способность позволяет уменьшить площадь подошвы основания.

Впрочем, перед тем, как посчитать нагрузку на фундамент со стороны почвы, необходимо провести полноценную геологическую разведку с контрольным бурением и статическими испытаниями опор. Поэтому, в большинстве случаев, вышеуказанные параметры берутся из таблиц или вычисляются по средним значениям на основе сопоставления наименьших и наибольших значений.

Разновидности деформации конструкции основания

Под влиянием нагрузок со стороны основания и гранта в конструкции, в теле фундамента возникает сразу несколько разновидностей деформации, а именно:

• Деформация по тикали – прогиб и выгиб, провоцируемая моментом сил, возникающим в процессе неравномерной усадки (погружения) всей подошвы фундамента в грунт.
• Деформации по горизонтали и вертикали фундамента – крен, перекос или сдвиг, которые провоцирует  нагрузка на одно «плечо» конструкции. Источник нагрузки в данном случае — заметна усадка грунта под одним углом, опорой или гранью (свайной линией) фундамента.
• Деформация горизонтали – смещение, вызываемое сейсмическими нагрузками, провоцируемыми смещением слоев грунта.

Причем необходимо понимать, что указанные деформации возникнут в теле фундамента в любом случае. Однако, если прогиб, сдвиг, крен и прочие разновидности деформаций не выйдут за разумные пределы, то конструкция основания не пострадает.

Пример сбора нагрузок на фундаменты

Но хватит теории. Давайте рассмотрим пример сбора нагрузок ленточного и столбчатого фундамента. И начнем мы с нагрузок, действующие на фундамент со стороны строения. Эти рекомендации подойдут и для столбчатых, и для ленточных оснований.

Сбор нагрузок со стороны строения

Выше по тексту уже говорилось, что нагрузки со стороны строения разделяются на:

• Конструкционные (вес самого дома).
• Эксплуатационные (вес содержимого дома).
• Динамические (вес снега на кровли, усилие, передаваемое на конструкцию ветром).

Конструкционные нагрузки считают по объему и удельному весу стройматериала. Например, если вы приобрели для строительства стен 15 кубометров пиломатериала с плотностью 600 кг/м3, то конструкционная нагрузка приблизится к 9 тоннам. Ну а строение, возводимое из 8 тысяч ординарных кирпичей – масса одной штуки – 3,5 килограмма – сгенерирует конструкционную нагрузку в 28 тонн.

Но это только стены. Конструкционную нагрузку перекрытий и кровли следует вычислить отдельно. Вес одного листа 8-волнового шифера равен 26 килограммам, а квадратный метр такого покрытия весит 14 кило. Плотность соснового бруса, расходуемого на каркас кровли равна 550-600 кг/м3.

В итоге, двускатная крыша с площадью кровли в 60 «квадратов» сгенерирует вес в 0,8 тонны по кровле и 1,2 тонны по каркасу (до двух кубометров пиломатериалов на брус и доски обрешетки).

Точные объемы стройматериала можно вычислить по калькулятору кровли – специальной программе, в которую вводят габариты крыши и получают на выходе данные по метражу кровельного покрытия и объему пиломатериалов для каркаса и обрешетки.

Динамическую нагрузку считают по площади кровли, умножаемой на массу снега, давящую на квадратный метр крыши. В наших широтах снеговая масса доходит до 180 кг/м3. И в рассматриваемом случае она равняется 10,8 тонны.

Сбор нагрузок со стороны фундамента

Следующий этап сборки нагрузок – определение массы самого фундамента. Зная внешние усилия, генерируемые общей массой строения можно подсчитать объемы ленточного основания и количество опор в столбчатом фундаменте.

Сбор нагрузок на столбчатый фундамент начинается с определения несущей способности одного столба, вычисляемой по площади его подошвы и несущей способности грунта. И если последняя характеристика равняется 2 кг/см2 (это минимальное значение), а площадь подошвы доходит до 1600 см2 (40х40 сантиметров), то один столб удержит не менее 3,2 тонны.

Общее количество столбов, вычисляется по сбору нагрузок со стороны строения. В нашем случае она равна 44,3 тонны, увеличим этот результат на 50 процентов (коэффициент запаса прочности) и получим 66,45 тонны. На этот вес нужно, как минимум 21 столб.

Ну а зная количество столбов и объемы одной опоры (0,4х0,4 (площадь основания) х1,5 (высота)) можно вычислить общий объем фундамента. В нашем случае он равен 5,04 м3. Столбы заливают бетоном, следовательно, вес такого фундамента равен 12,6 тонны (5,04м3 х 2500 кг/м3 (удельный вес бетона)).

Сбор нагрузок на ленточный фундамент начинают с вычисления площади подошвы. Ее определяют по сбору нагрузок со стороны строения и несущей способности грунта. В нашем случае она равна 33225 см2 (66450 кг (вычисленная выше масса дома) / 2 кг/см2).

Но эти данные определяются только по конструкционным характеристикам, а есть еще и эксплуатационные – морозостойкость, влагостойкость, минимальная ширина ленты и прочее.

И по этим параметрам при минимальной ширине ленты в 40 сантиметров площадь основания лучше всего вычислить по периметру самого здания.

Зная площадь основания и глубину залегания фундамента можно вычислить объем заливки. И при высоте стены фундамента в 1,5 метра на заливку основания уйдет до 24 м3 раствора. А масса фундамента будет равна 60 тоннам (24м3 объема умножаем на 2500 кг/м3 плотности железобетона)

Выдержит ли такой вес наш грунт? Разумеется, да. Ведь 160 000 см2 грунта (16 м2 подошвы нашего фундамента) с несущей способностью в 2 кг/см2 могут принять 320-тонную нагрузку, а общий вес нашего фундамента и строения – всего 126,45 тонны.

Подведем итоги

В завершении следует отметить, что все вышеприведенные расчеты можно выполнить с помощью специальных программ – калькуляторов, в которые загружают сведения о габаритах строения и характеристиках грунта.

А на выходе получают информацию по объемам используемых стройматериалов.

На основе этих данных сбор нагрузок вычисляется путем простейшего перемножения рекомендуемого объема на плотность соответствующего стройматериала.

Источник: http://www.bobrovka.ru/sbor-nagruzok-na-fundament

Расчет нагрузки для фундамента из винтовых свай

Расчет нагрузки на фундамент – важный этап планирования будущего сооружения. Для этих целей можно использовать калькуляторы, которых с таким функционалом немного и для расчета нужно иметь определенные знания.

Чтобы не допустить ошибок, лучше использовать специальные нормативные документы, в которых содержатся все правила расчетов.

Дальше мы приведем полезную информацию и покажем понятный пример того, как правильно выполнить сбор нагрузки на свайный фундамент.

Из чего начать расчеты?

Чтобы с точностью выполнить сбор нагрузки, нужно поэтапно рассчитать массу элементов всего сооружения: крыши, стен и перегородок.

Вес крыши

Схема нагрузок снеговой массы на кровлю (равномерное, не симметричное, снеговой мешок)

Если сравнивать с другими частями конструкции, то массу кровли стоит рассчитывать по особому принципу:

• При исчислении ее площади нельзя брать равное значение размерам дома: она больше него на 50 см с каждой стороны, поэтому к длине и ширине приплюсовывается 1 м.
• На ее общий вес будут влиять осадки, выводить которые в отдельный пункт не имеет смысла.

Используя винтовые сваи для основания или сооружая столбчатый фундамент, все пытаются отказаться от массивных материалов и поступают правильно: такое основание не способно выдерживать большие нагрузки. Поэтому, как пример, рассмотрим несколько самых используемых материалов:

• Синтетика. Гибкая кровля может иметь разный вес, но среднее значение равно 25 кг/м2 (при этом минимальное равно 8 кг/м2).
• Металл. Для расчетов принято использовать показатель в 30 кг/м2. Правда в зависимости от вида покрытия, значение веса может варьироваться.
• Шифер. Такой материал достаточно тяжелый: 50 кг/м2.
• Натуральная кровля. Вес 1 м2 будет составлять всего 15 кг, но о долгой службе такого покрытия говорить не приходится.

Вес некоторых кровельных материалов

Масса снега, воздействующего на поверхность крыши, а, следовательно, и на столбчатый свайный фундамент рассчитывается не по средним показателям, а по максимальным для определенного региона.

Вес стен

Показатели веса материалов для стен

Если используются винтовые сваи или столбчатый фундамент, то скорее всего дом будет строиться из бруса или по каркасной технологии. Для менее габаритных построек могут применяться и другие материалы.

Вес материалов, которые могут выдержать винтовые сваи:

• Стеновые панели. В таком случае масса на 1 м2 будет равной 40 кг. Используют для экономии на фундаменте и времени работы.
• Брус. В среднем вес такого материала 90 кг/м2. Используется очень часто. Здание отлично выдерживает столбчатый фундамент, при сооружении которого использовались винтовые сваи.
• Кирпич. Такой пример встречается редко, но иногда, в силу острой необходимости, имеет место в строительстве. Как правило, из него сооружают дома в 1 этаж – большего веса сваи выдержать просто не способны.

При расчетах учитывайте, что приведенные выше данные взяты на основе стен в 0.15 м. Имея точную ширину собственных стен не составит труда узнать их вес.

Вес перекрытий

Средний вес перекрытий

Перед тем, как рассчитать нагрузку на фундамент, нужно учесть и массу перекрытий. Как уже неоднократно говорилось, используя столбчатый опорный элемент или винтовые сваи, пытаются снизить нагрузку на основание. Поэтому при сооружении домов на свайном фундаменте для перекрытий используют:

• Монолит. Масса: около 500 кг/м2. Применяется исключительно в виде цоколя: прибавляет нагрузки и винтовые элементы могут его не выдержать. Срок службы: более века.
• Дерево с утеплителем. При использовании в качестве цоколя будет иметь вес в 130 кг/м2, а в качестве перегородки этажей – не больше 80 кг/м2. Этот вариант имеет наилучшие характеристики экологичности, но служит мало.
• Пустотная плита. Не используются как цоколь (не способны выдержать большую нагрузку). Масса: 300 кг. Такой пример веса для междуэтажного использования достаточно тяжелый, но показатели времени службы (больше полвека) заставляют задуматься.

Если хочется выбрать оптимальный вариант времени службы и прочности, то лучше выбрать пустотную плиту, но это требует дополнительного укрепления основания.

Пример: сбор нагрузки на свайное основание

Значение полезных нагрузок

Изучив необходимую информацию, можно начинать проводить расчеты.

Как пример, возьмем дом с такими характеристиками:

• Количество этажей: 1.
• Периметр: 20 на 30 м.
• Длина перестенков: 22 м.
• Материал дома: дерево.
• Материал перекрытий: дерево с утеплителем.
• Материал кровли: натуральные материалы.
• Расположение: центральная полоса (100 кг м/2 – макс. масса снега).

Сбор нагрузки начинается с расчета площади стен (Пст). Учтите, что внешние шире внутренних в 3 раза. Поэтому Пст = Пвтс + Пвнс.

Пвнс = Пр х 3 х Вс (периметр х 3 х высота стен). Пвнс = ((20+30) х 2) х 3 х 2.7 = 810 м2.

Пвтс = Дс х Вс (длина стен х высота стен). Пвтс = 22 х 2.7 = 160.38 м2

Пст = 810 + 160.38 = 970.38 м2.

Дальше, чтобы выполнить сбор нагрузки, необходимо рассчитать длину всех опор (пример использования сваи в фундаменте исключает необходимость поиска площади):

До = Дс + Пр = 22 +100 = 125 м.

Получив значение площади стен, можно проводить сбор их массы:

Мст = Пст х Мбр – масса бруса = 970.38 х 90 = 87 334.2 кг.

Удельный вес стен

Сбор веса перекрытий аналогичен, только пример расчета подразумевает использование горизонтальных данных:

Мпр = Пвнс х Мвнс + Пвтс х Мвтс = 20 х 30 х 80 + 20 х 30 х 130 = 48 000 + 78 000 = 126 000 кг.

Осталось рассчитать вес кровли:

Мкр = Мкм + Мос (вес кровельных материалов + вес осадков)

Мкм = (а + 1) х (в + 1) х 15 = 21 х 31 х 15 = 9 765 кг.

Мос = (а + 1) х (в + 1) х 100 = 21 х 32 х 100 = 67 200 кг.

Мкр = 9 765 + 67 200 = 76 965 кг.

Теперь можно узнать общий вес дома:

Мд = Мст + Мпр + Мкр = 87 334.2 + 126 000 + 76 965 = 290 299,2 кг.

Расчет соответствия фундамента массе сооружения

Расчет осадки свайного основания

Используя значение массы всего дома, следует узнать, смогут ли винтовые сваи выдержать его массу.

Возьмем уровень сопротивления сухой глины из таблицы ниже. Он равен 25 000 кг/м2.

Из 2

Сопротивление суглинистых грунтов

Вес бетона для свай постоянный – 2400 кг/м3.

Вес наших опор: 2.5 м. Диаметр: 0.5 м.

Измеряем площадь соприкосновения с грунтом:

3.14 х 0.05 = 0.157 м2. Переводим в объем и получаем 0.314 м3

Мопоры = 0.314 х 2400 = 753.6 кг

Будет установлена 1 опора на каждый метр длины (До х 1 = 125 опор)

М всех опор = 125 х 753.6 = 94 200 кг

Вес дома с основанием = 94 200 + 290 299,2 = 384 499.2

Сопротивление грунта

Площадь всех опор 125 х 0.314 = 39.25 м2, что позволяет выдерживать массу сооружения = 39.25 х 25 000 (сопротивление глины) = 981 250.

Из приведенного примера получается, что расчет нагрузки на основание дал понять о неверном выборе высоты погружения и диаметра свай. Основание способно выдерживать дом с массой в 2.5 раза больше. Чтобы найти оптимальные данные, нужно провести сбор нагрузки еще раз, предварительно уменьшив длину и диаметр свай.

Как видите, выполнить расчет нагрузки на фундамент и рассчитать соответствие запланированного основания достаточно просто, особенной если речь идет об использовании свайных элементов. Но такое основание лучше использовать только для возведения легких сооружений.

Источник: http://rfund.ru/raschet/raschet-nagruzki-na-fundament.html

Расчет нагрузки на фундамент

Расчет нагрузки на фундамент необходим для правильного выбора его геометрических размеров и площади подошвы фундамента. В конечном итоге, от правильного расчета фундамента зависит прочность и долговечность всего здания. Расчет сводится к определению нагрузки на квадратный метр грунта и сравнению его с допустимыми значениями.

Для расчета необходимо знать:

• Регион, в котором строится здание;
• Тип почвы и глубину залегания грунтовых вод;
• Материал, из которого будут выполнены конструктивные элементы здания;
• Планировку здания, этажность, тип кровли.

Исходя из требуемых данных, расчет фундамента или его окончательная проверка производится после проектирования строения.

Попробуем рассчитать нагрузку на фундамент для одноэтажного дома, выполненного из полнотелого кирпича сплошной кладки, с толщиной стен 40 см. Габариты дома – 10х8 метров.

Фундамент выполняется из мелкозернистого бетона, толщина стенки фундамента для расчета равна толщине стены.

Определение глубины заложения фундамента

Глубина заложения зависит от глубины промерзания и типа грунта. В таблице приведены справочные величины глубины промерзания грунта в различных регионах.

Таблица 1 – Справочные данные о глубине промерзания грунта

Справочная таблица для определения глубины заложения фундамента по регионам

Глубина заложения фундамента в общем случае должна быть больше глубины промерзания, но есть исключения, обусловленные типом грунта, они указаны в таблице 2.

Таблица 2 – Зависимость глубины заложения фундамента от типа грунта

Зависимость глубины заложения фундамента от типа грунта

Глубина заложения фундамента необходима для последующего расчета нагрузки на почву и определения его размеров.

Определяем глубину промерзания грунта по таблице 1. Для Москвы она составляет 140 см. По таблице 2 находим тип почвы – суглинки. Глубина заложения должна быть не менее расчетной глубины промерзания. Исходя из этого глубина заложения фундамента для дома выбирается 1,4 метра.

Расчет нагрузки кровли

Нагрузка кровли распределяется между теми сторонами фундамента, на которые через стены опирается стропильная система.

Для обычной двускатной крыши это обычно две противоположные стороны фундамента, для четырехскатной – все четыре стороны.

Распределенная нагрузка кровли определяется по площади проекции крыши, отнесенной к площади нагруженных сторон фундамента, и умноженной на удельный вес материала.

Таблица 3 – Удельный вес разных видов кровли

Справочная таблица — Удельный вес разных видов кровли

1. Определяем площадь проекции кровли. Габариты дома – 10х8 метров, площадь проекции двускатной крыши равна площади дома: 10·8=80 м2.
2. Длина фундамента равна сумме двух длинных его сторон, так как двускатная крыша опирается на две длинные противоположные стороны.

   Поэтому длину нагруженного фундамента определяем как 10·2=20 м.

3. Площадь нагруженного кровлей фундамента толщиной 0,4 м: 20·0,4=8 м2.
4. Тип покрытия – металлочерепица, угол уклона – 25 градусов, значит расчетная нагрузка по таблице 3 равна 30 кг/м2.
5. Нагрузка кровли на фундамент равна 80/8·30 = 300 кг/м2.

Расчет снеговой нагрузки

Снеговая нагрузка передается на фундамент через кровлю и стены, поэтому нагружены оказываются те же стороны фундамента, что и при расчете крыши. Вычисляется площадь снежного покрова, равная площади крыши. Полученное значение делят на площадь нагруженных сторон фундамента и умножают на удельную снеговую нагрузку, определенную по карте.

Таблица — расчет снеговой нагрузки на фундамент

1. Длина ската для крыши с уклоном в 25 градусов равна (8/2)/cos25° = 4,4 м.
2. Площадь крыши равна длине конька умноженной на длину ската (4,4·10)·2=88 м2.
3. Снеговая нагрузка для Подмосковья по карте равна 126 кг/м2. Умножаем ее на площадь крыши и делим на площадь нагруженной части фундамента 88·126/8=1386 кг/м2.

Расчет нагрузки перекрытий

Перекрытия, как и крыша, опираются обычно на две противоположные стороны фундамента, поэтому расчет ведется с учетом площади этих сторон. Площадь перекрытий равна площади здания. Для расчета нагрузки перекрытий нужно учитывать количество этажей и перекрытие подвала, то есть пол первого этажа.

Площадь каждого перекрытия умножают на удельный вес материала из таблицы 4 и делят на площадь нагруженной части фундамента.

Таблица 4 – Удельный вес перекрытий

Таблица расчет веса перекрытий и их нагрузка на фундамент

1. Площадь перекрытий равна площади дома – 80 м2. В доме два перекрытия: одно из железобетона и одно – деревянное по стальным балкам.

2. Умножаем площадь железобетонного перекрытия на удельный вес из таблицы 4: 80·500=40000 кг.
3. Умножаем площадь деревянного перекрытия на удельный вес из таблицы 4: 80·200=16000 кг.

4. Суммируем их и находим нагрузку на 1 м2 нагружаемой части фундамента: (40000+16000)/8=7000 кг/м2.

Расчет нагрузки стен

Нагрузка стен определяется как объем стен, умноженный на удельный вес из таблицы 5, полученный результат делят на длину всех сторон фундамента, умноженную на его толщину.

Таблица 5 – Удельный вес материалов стен

Таблица — Удельный вес стен

1. Площадь стен равна высоте здания, умноженной на периметр дома: 3·(10·2+8·2)=108 м2.
2. Объем стен – это площадь, умноженная на толщину, он равен 108·0,4=43,2 м3.

3. Находим вес стен, умножив объем на удельный вес материала из таблицы 5:   43,2·1800=77760 кг.
4. Площадь всех сторон фундамента равна периметру, умноженному на толщину: (10·2+8·2)·0,4=14,4 м2.

5. Удельная нагрузка стен на фундамент равна 77760/14,4=5400 кг.

Предварительный расчет нагрузки фундамента на грунт

Нагрузку фундамента на грунт расчитывают как произведение объема фундамента на удельную плотность материала, из которого он выполнен, разделенное на 1 м2 площади его основания. Объем можно найти как произведение глубины заложения на толщину фундамента. Толщину фундамента принимают при предварительном расчете равной толщине стен.

Таблица 6 – Удельная плотность материалов фундамента

Таблица — удельная плотность материало для грунта

1. Площадь фундамента – 14,4 м2, глубина заложения – 1,4 м. Объем фундамента равен 14,4·1,4=20,2 м3.
2. Масса фундамента из мелкозернистого бетона равна: 20,2·1800=36360 кг.
3. Нагрузка на грунт: 36360/14,4=2525 кг/м2.

Расчет общей нагрузки на 1 м2 грунта

Результаты предыдущих расчетов суммируются, при этом вычисляется максимальная нагрузка на фундамент, которая будет больше для тех его сторон, на которые опирается крыша.

Условное расчетное сопротивление грунта R0 определяют по таблицам  СНиП 2.02.01—83 «Основания зданий и сооружений».

1. Суммируем вес крыши, снеговую нагрузку, вес перекрытий и стен, а также фундамента на грунт: 300+1386+7000+5400+2525=16 611 кг/м2=17 т/м2.
2. Определяем условное расчетное сопротивление грунта по таблицам СНиП 2.02.01—83. Для влажных суглинков с коэффициентом пористости 0,5 R0 составляет 2,5 кг/см2, или 25 т/м2.

Из расчета видно, что нагрузка на грунт находится в пределах допустимой.

Источник: https://StroyVopros.net/fundament/raschet-nagruzki-na-fundament.html

Сбор нагрузок на фундамент

Схема ленточного фундамента

На стадии проектирования строительства жилого дома для правильного определения геометрических размеров фундамента в обязательном порядке выполняется сбор нагрузок, действующих на конструкции здания.

От того, насколько точно будет выполнен расчет, зависит общая несущая способность дома или сооружения, его долговечность и прочность. По результатам расчетных данных подбирается площадь фундамента, его конфигурация, глубина расположения нижней отметки.

Существуют нормативные строительные документы (СНиП), в которых четко описан принцип составления сбора нагрузок и их предельно допустимые значения.

Разновидность нагрузок

Конструкция фундамента находится под влиянием постоянных и временных нагрузок, значение которых зависит от многих факторов: климатического района застройки, видов грунтов основания, строительных материалов для основных конструкций стен, крыши, перекрытий.

Постоянные нагрузки

К постоянным видам нагрузок относятся:

• Собственный вес конструкций здания.
• Расчетные показатели давления грунтов на боковую поверхность ленточного фундамента.
• Давление от грунтовых вод.

При выполнении расчетов усилия от постоянного веса считаются самым серьезным видом нагрузки.

Временная нагрузка

Конструкция здания может подвергаться периодическим временным нагрузкам, таким как:

• Снеговая, показатель которой зависит от толщины снежного покрова в каждом конкретном регионе.
• Ветровая, определяемая по таблице усредненных показателей розы ветров в данной местности.
• Сейсмическая (для районов с повышенной сейсмичностью).
• От веса мебели в помещениях и перемещения людей.

Показатели временных нагрузок можно найти в ДБН В.1.2-2 2006 «Нагрузки и воздействия» в разделе 6 по таблице 6.2.

Учет необходимых параметров

Влияние грунтового основания на фундамент

Для обеспечения надежности несущего основания необходимо грамотно и правильно произвести подсчет всех нагрузок от усилий и внешних факторов, влияющих на проектируемое здание.

Для успешного выполнения сбора нагрузок необходимо предусмотреть следующие параметры:

1. Климатические условия места под застройку.
2. Тип почвенных грунтов и их структурные особенности.
3. Уровень горизонтальной линии грунтовых вод.
4. Особенности конструкции здания, объема и вида материалов для строительства здания.
5. Вид кровельной конструкции с материалами.

Все эти факторы служат исходными данными составления расчетной несущей способности ленточного фундамента.

Расчет несущего основания

Схема устройства ленточного фундамента

Расчет несущей способности ленточного фундамента можно производить двумя способами.

Первый способ с применением сложных формул и точных расчетных показателей используют архитекторы и конструкторы при составлении проектной документации на строительство дома.

Второй способ — более простой и понятный, рассчитанный на широкий круг желающих для самостоятельного подбора площади фундаментов. Этот вид расчета основан на использование таблиц с усредненными коэффициентами видов постоянных и временных нагрузок.

Глубина залегания

При проведении расчетов по сбору нагрузок на фундамент рекомендуется найти суммарный вес элементов конструкции и определить глубину залегания подошвы ленточной конструкции.

Чтобы вычислить необходимую глубину залегания низа ленточного фундамента необходимо определить глубину промерзания грунта и сделать структурный анализ почвы.

Для каждого региона существует свой показатель промерзания почвы, выведенный на основе длительных наблюдений и многолетнего опыта.

В строительстве принято закладывать ленточный фундамент на отметке ниже точки промерзания грунта.

Определение нижней отметки

Таблица 1. Глубина замерзания грунтов по регионам страны

Чтобы легче было понимать принцип сбора исходных данных, рекомендуется обратить внимание на конкретный примерный расчет сбора нагрузок на несущую фундаментную конструкцию с помощью таблиц усредненных коэффициентов.

Например, требуется найти проектную отметку расположения подошвы фундамента жилого дома, расположенного в городе Курск.

Таблица 2. Уровень промерзания почвы

Таблица помогает вычислить проектную глубину, на которой целесообразно размещать ленточный фундамент. Для выбранного участка строительства с глинистыми грунтами типа «супесь» искомое значение расположения нижней точки ленты фундамента равняет 3/4 табличного значения уровня промерзания грунтов.

Путем несложных арифметических вычислений определяется величина показателя:

120 см х 3/4 =120 см х 0,75 =90 см

Эта цифра показывает минимальную глубину заложения надежного фундамента, которая исключает риски деформации несущих конструкций из-за сезонных циклов замерзания и оттаивания почвы. По желанию застройщика, можно сделать и более заглубленный фундамент. Но и расчетной глубины, равной 90 см, будет вполне достаточно, чтобы получился прочный и надежный жилой дом.

Сбор нагрузок от кровельной конструкции

Расчетный коэффициент материала кровли для сбора кровельной нагрузки

Кровельная нагрузка от собственного веса равномерно распределяется на несущие стены дома.

Например, если жилой дом оборудован стандартной классической двухскатной крышей, в этом случае она будет опираться на две боковые противоположные крайние стены.

Для определения кровельной нагрузки такого вида кровли следует произвести необходимый расчет, который удобно представить в табличном виде:

Пример сбора кровельной нагрузки:

Суммарный вес от крыши на ленточный фундамент составит: 700 кг/м 2.

Усилия от снежной нагрузки

В зимнее время толщина снежного покрова может достигать максимального размера, который составляет 250–450 мм.

Вначале необходимо найти показатель снеговой нагрузки по табличным данным карты среднего снежного покрова.

Таблица 3. Карта для определения показателя снеговой нагрузки

Так как снег равномерно распределяется по всей площади крыши, то показатель снеговой нагрузки напрямую зависит от площади кровли.

В примерном расчете кровля 2-х скатная с уклоном в 45 градусов. Длину одного ската крыши с уклоном 45 градусов определяем по формуле:

Длина cката = (Длина кровли /количество скатов кровли): косинус 45 градусов. Если подставить в расчет конкретные цифры примера, то получится следующие значения:

Длина cката = (10 м / 2): 0,525 = 9,52 м.

Теперь необходимо вычислить площадь кровли, которая зависит от длины ската, конька кровли и количества скатов крыши:

Площадь кровли = Длина cката х длина конька х количество скатов.

В нашем примере расчетная площадь кровли составляет:

S кровли=9, 52 метра х 10м х 2 =190, 4 м 2.

По справочной таблице 3 снеговой нагрузки находим средний коэффициент снеговой нагрузки для города Курск. Табличное значение составляет 126 кг/м 2.

Чтобы определить нагрузку от веса снега на ленточный фундамент необходимо знать площадь нагруженных стен фундамента: Р снега = (S кровли х коэффициент таблицы): S стен нагруженных фундаментов.

(10м +10 м) : 0,5 м=10 м2.

В нашем примере снеговая нагрузка на фундамент составляет:

Р снега = (190,4 м2 х126 кг/м2): 10 м2=2399 кг.

Для удобства и наглядности все расчетные показатели удобно свести в таблицу, в которой видна вся цепочка промежуточных расчетов:

Расчетная снеговая нагрузка на конструкцию ленточного фундамента составляет 2399 кг.

Нагрузки от веса этажного перекрытия

Усилие в виде давления от веса перекрытий дома передается на несущие стены и фундамент, поэтому расчет этажных нагрузок находится в прямой зависимости от их суммарной площади.

Таблица 4. Усредненный вес перекрытия

В нашем примере, в жилом доме имеется два перекрытия – одно из деревянного массива, а второе монолитная железобетонная плита. По табличным данным 4 определяем искомые показатели и производим дальнейшие расчеты.

Нагрузка от перекрытия 1, выполненного из сборных железобетонных элементов:

Площадь перекрытия = 10 м х 10 м = 100 м .

По таблице 4 находится коэффициент веса железобетонных плит перекрытия, равный 500кг/м 2.

Вычисляем нагрузку от веса перекрытия: 100м2 х 500 кг/м 2=50000 кг.

Нагрузку от перекрытия 2 из деревянных конструкций определяем аналогичным путем: Площадь перекрытия=10 м х10 м=100м2.

Коэффициент веса деревянных конструкций по табличным данным равен 150 кг/м2. Расчетная нагрузка от деревянного перекрытия составляет: 100м2 ж150 кг/м 2 =150000 кг

Суммарный вес нагрузок от перекрытия составляет: 50000 кг +150000 кг=65000 кг

Площадь нагружаемых стен фундамента составляет 10м2 (расчет снеговой нагрузки).

Зная это значение, можно найти нагрузку от веса перекрытий на 1 м2 площади фундамента: 65000 кг: 10 м2=6500 кг

Суммарный вес перекрытий 6500 кг на 1 м 2.

Нагрузки от стен дома

Чтобы вычислить показатель от собственного веса стен дома необходимо знать их объем и общий вес, который зависит от вида применяемого материала для кладки стен. Составляется таблица, в которой легко и наглядно можно увидеть весь путь подсчета данных.

Таблица 5. Усреднённый вес стен.

Для расчета нагрузки от собственного веса стен здания необходимо выполнить следующие вычисления. Вначале определяем площадь стен здания. В нашем примере длина каждой стены составляет 10 м, высота 3 м. Находим периметр стен: Р = (10+10+10+10) м х 3 м=120 м2.

Для дальнейших расчетов потребуется значение объема стен здания. При толщине наружных стен 0,4 м объем стен составит:

V= 120 м2 х 0,4 м=48 м3. В качестве материала для стен используется пустотелый кирпич. В таблице усредненных показателей находим значение веса кирпича, равный 1400 кг/м3.Используя значение этого коэффициента и объема стен можно найти общую стеновую нагрузку: 48 м3 х1400 кг/м3=67200 кг.

Площадь стен фундамента:40 м х0,5 м=20м2.

Определяем стеновую нагрузку на 1 м2 фундамента: 67200 кг: 20 м2=3360 кг.

Результаты вычислений заносим в таблицу:

Сбор дополнительных усилий

Этот показатель учитывает собственный вес конструкции фундамента, который в виде равномерных нагрузок передается непосредственно на грунтовое основание. Для определения этого значения, необходимо знать объем фундамента и удельную плотность строительных материалов, из которых он изготовлен.

Таблица 6.Усредненный показатель плотности материалов

Для вычисления нагрузки от собственного веса ленточного фундамента используем значения предыдущих расчетов площади стен фундамента 20 м2 и отметки залегания фундамента 0,9 м. Определяем объем ленточного фундамента: 20 м2 х 0,9 м=18 м3.

По таблице усредненных показателей плотности материалов находим значение плотности фундамента из бетона на гранитном щебне, который равен 2300 кг/м3.Для определения нагрузки от собственного веса фундамента используем полученный объем стен фундамента и табличный коэффициент: 18 м2 х 2300 кг/м3 =41400 кг.

Чтобы узнать расчетную нагрузку на 1 м2 фундамента используется общая нагрузка от веса фундамента и площадь стен фундамента: 41400 кг: 20 м2=2079 кг/м2

Данные заносим в таблицу

Общая суммарная нагрузка на грунт составит 2065 кг/кв.м.

пример расчета фундамента:

После учета показателей нагрузок от расчетных усилий на ленточный фундамент, принимается окончательное решение по габаритам конструкции опорной части жилого дома. При этом важно не превышать предельно допустимую суммарную нагрузку, которую способен выдержать фундамент.

Источник: http://KakFundament.ru/raschet/sbor-nagruzok-na-fundament-primer

Пример сбора нагрузок на фундамент

На этапе планирования важным мероприятием является сбор нагрузок на фундамент. От точности произведенных измерений зависит надежность и долговечность как основания, так и всего сооружения.

Все математические расчеты выполняются в четком соответствии с требованиями руководящих документов и нормативов.

Для успешной реализации этого мероприятия нелишним будет предварительно изучить СНиПы и обратиться за советом к специалистам.

Необходимость проведения и его условия

Подсчет необходим для выявления создаваемой нагрузки на 1 кв.м. грунта в соответствии с допустимыми показателями.

Грамотный сбор нагрузок — залог надежности основания

Успешная реализация названного мероприятия предусматривает необходимый учет следующих параметров:

• условия климата;
• тип почвы и его особенности;
• границы грунтовых вод;
• конструктивные особенности здания и количество используемого материала;
• планировку сооружения и вид кровельной системы.

С учетом всех перечисленных характеристик расчет основания и проверка соответствия выполняется после утверждения проекта сооружения.

Выполнение расчета

Для проведения правильного сбора нагрузки следует осуществить расчет веса каждого элемента конструкции и установить глубину размещения опорной конструкции.

Глубина размещения

Данный показатель строится на основании глубины промерзания почвы и ее структурного анализа. Для каждого региона исследуемое значение индивидуальное и складывается на основе многолетнего опыта метеорологов.

По общему принципу основание должно с запасом находиться глубже границ промерзания грунта, однако, из любого правила имеются некоторые исключения. Искомый показатель потребуется впоследствии для установления допустимой нагрузки и определения площади основания.

Для увеличения наглядности следует привести пример на основе ленточного типа. Будем определять глубину размещения фундамента для участка, расположенного в г. Смоленск и имеющего тип почвы – супесь. По первой таблице находим интересующий нас город и сличаем показатель.

Для названного населенного пункта он составляет 120 см. По второй таблице устанавливаем глубину размещения для требуемого вида почвы, этот показатель равен не менее ¾ расчетной глубины промерзания грунта, но не менее 0,7 м, таким образом, получаем значение в 80 см, удовлетворяющее всем заявленным условиям.

Кровельная нагрузка

Представленный вид нагрузки посредством стен сооружения, на которых размещается кровельная система, равномерно распределяется между сторонами основания. Для классической крыши, имеющей два ската, это две противоположные боковые стены. В варианте четырехскатной кровли вес распределяется на все четыре грани.

Требуемый показатель устанавливается по площади проекционных линий кровли, отнесенных к площади сторон основания, подверженных нагрузке, и умноженные на общую массу строительного материала, которую можно вычислить согласно приложенной таблице.

Пример:

1. Площадь проекционных линий при размерах постройки 10×10 равняется 100 кв.м.
2. При двухскатной крыше длина сторон основания высчитывается по количеству опорных стен, в нашем случае их 2, таким образом, получаем 10×2=20 м.
3. Площадь сторон основания, подверженных нагрузке, при толщине фундамента в 0,5 м равняется 0,5х20 = 10 кв.м.
4. Тип кровли – керамическая или цементно-песчаная черепица при уклоне в 45º, следовательно, нагрузка по приложенной таблице равняется 80 кг/ кв.м.
5. Общая нагрузка крыши на основание – 100/10×80 = 800 кг/ кв.м.

Вычисление снеговой нагрузки

Снег создает давление на основание через крышу и опорные стены, в связи с этим расчет нагрузки, создаваемой снегом, включает в себя усилия кровли на фундамент. Единственное, что требуется дополнительно установить – площадь давления снега. Искомый показатель равняется площади обустроенной кровли.

Для получения итогового значения площадь кровли следует разделить на площадь опорных стен основания и помножить на средний показатель снеговой нагрузки, согласно таблице.

Пример:

1. Длина ската кровли в 45º равна 10/2/0,525 = 9,52 м
2. Площадь кровли равняется длине коньковой части, помноженной на длину ската (9,52х10) х 2 = 190,4 кв.м.
3. Нагрузка снега для Смоленска составляет 126 кг/ кв.м. Помножаем данное значение на площадь кровли и делим на площадь нагруженных стен основания (190,4х126/10 = 2399,04 кг/кв.м.).

Определение нагрузок, создаваемых перекрытиями

Давление перекрытий осуществляется также как и у кровли на опорные стенки фундамента, в связи с этим расчет нагрузки ведется в прямой взаимосвязи с их площадью. Для определения нагрузки первым делом стоит вычислить площадь промежуточных элементов всех этажей с учетом половой плиты.

Площадь одного перекрытия помножается на общую массу материала, заложенного в ее основу, значение которого можно определить по таблице, и полученное значение делят на площадь нагруженных стенок основания.

Пример:

Площадь перекрытий каждого из этажей равна площади сооружения – 100 кв.м. В здании, для примера, пара перекрытий: одна – железобетонная, вторая – деревянная по металлическим (стальным) направляющим.

1. Умножаем площадь каждого из перекрытий на их удельный вес. Получаем: 100 х 200 = 20000 кг и 100 х 500 = 50000 кг.
2. Суммируем представленные показатели. вычисляем нагрузку на квадратный метр: (20000 + 50000) / 10 = 7000 кг/кв.м.

Вычисление нагрузок, создаваемых стенами

Представленный показатель для ленточного типа вычисляется как произведение общего объема стенных элементов и их общего веса, которые необходимо разделить на произведение длины сторон основания и его толщины.

1. Площадь каждой из стен равна произведению высоты сооружения и периметра дома: 3 х (10 х 2 + 10 х 2) = 120 кв.м.
2. Вычисляем их объем: произведение площади и толщины (120 х 0,5 = 60 м куб.).
3. Определяем общий вес, отыскав произведение объема и массы материала, указанного в таблице: 60 х 1400 = 84 000 кг.
4. Устанавливаем площадь опорных сторон, которая равна произведению периметра основания и его толщины: (10 х 2 + 10 х 2) х 0,5 = 20 кв.м.
5. Нагрузка, создаваемая стенами: 84 000/20 = 4 200 кг/кв.м.

Промежуточные подсчеты нагрузки основания на грунт

Общий показатель нагрузки, создаваемой ленточной опорой на почву, высчитывается следующим образом: объем фундамента умножается на плотность материала, заложенного в его первооснову, и делится на квадратный метр площади основания. Объем при этом следует вычислять как произведение глубины размещения на толщину слоя опоры.

Как правило, на этапе предварительных вычислений последний показатель принимается, как толщина боковых стен.

1. Площадь основания – 20 кв.м., глубина размещения – 80 см, объем основания 20 х 0,8 = 16 м куб.
2. Вес основания, выполненного из железобетона, равен: 16 х 2500 = 40 000 кг.
3. Общая нагрузка на грунт: 40 000/20 = 2 000 кг/ кв.м.

Определение удельной нагрузки на 1 кв.м. почвы

В завершение находим сумму всех выполненных результатов, не забывая вычислить допустимую нагрузку на фундамент. Вместе с этим стоит учитывать, что давление, создаваемое стенами с кровельной системой на опору, будет выше своих рядом расположенных собратьев.

Посмотрите видео, как провести полный расчет давления на основание дома.

Фиксированный показатель сопротивляемости почвы вычисляем по таблицам, указанных в СНиП 2.02.01-83 и описываемых правила изготовления фундаментов зданий и построек.

1. Находим сумму масс, создаваемых всеми элементами сооружения, в том числе и основания: 800 + 2399,04 + 7 000 + 4 200 + 2 000 = 16 399,04 = 16,5 т/кв.м.
2. Определяем показатель сопротивляемости почвы, для супесей с коэффициентом пористости 0,7 составляет 17,5 т/ кв.м.

Из полученных расчетов можно сделать вывод о том, что давление, создаваемое выбранной для примера постройкой, располагается в рамках допустимой границы.

Заключение

Как можно заметить из примера, выполнение расчетов нагрузки не такое уж сложное мероприятие. Для успешного его выполнения необходимо четко следовать требованиям нормативных документов и придерживаться определенного ряда правил.

(1 5,00 из 5)

Источник: http://FundamentAya.ru/dop/raschet/sbor_nagruzok_na_fundament_primer.html