Сбор нагрузок на фундамент

Нагрузка на фундамент — это суммарная масса всех элементов дома, включая снеговые, ветровые и эксплуатационные нагрузки, которая действует на площадь основания. Расчет нагрузок на фундамент необходимо производить после геологических изысканий участка. Зная тип и особенности грунта, можно соотнести рассчитанную нагрузку с допустимым давлением на конкретный тип грунта.

Для того, чтобы разобраться в методике расчета, рассмотрим пример.

Исходные данные для расчета нагрузки на фундамент

В качестве источника нагрузки на грунт возьмем двухэтажный дом 6 × 8 метров с внутренней силовой стеной.

Конструктивные элементы дома Площадь элементов
Площадь кровли 70 м²
Площадь чердачного перекрытия 50 м²
Общая площадь перекрытия первого и второго этажа 100 м²
Площадь внешних стен 160 м²
Площадь внутренних силовых стен 50 м²
Общий периметр фундамента 34 м

В зависимости от конкретной планировки дома, конструкции фундамента и крыши, площади элементов будут различаться. Каждый проект дома необходимо тщательно анализировать и просчитывать элементы. Представленные расчеты носят рекомендательный характер и служат для раскрытия методики анализа.

Для расширения области расчетов рассмотрим два варианта перекрытий – на деревянных лагах и с бетонными пустотными плитами.

Расчет нагрузки на фундамент

Расчет веса каждого элемента производится с учетом параметров строительных материалов, из которых состоят эти элементы:

  1. 1 м² кровли с асбоцементными листами весит 50 кг. Соответственно, если площадь рассматриваемой крыши 70 м², то ее вес равен 70 × 50 = 3500 кг = 3,5 т.
  2. Вес 1 м² чердачного перекрытия из дерева 150 кг, соответственно общий вес 50 × 150 = 7500кг = 7,5 т.
  3. Вес 1 м² бетонного чердачного перекрытия 350 кг, соответственно общий вес 50 × 350 = 17500 кг = 17,5 т.
  4. Вес 1 м² межэтажного перекрытия из дерева 200 кг, соответственно общий вес 100 × 200 = 20000кг = 20 т.
  5. Вес 1 м² бетонного межэтажного перекрытия 400 кг, соответственно общий вес 100 × 400 = 40000 кг = 40 т.
  6. 1 м² внешней стены весит 250 кг. Соответственно, если площадь внешних стен 160 м², то общий вес равен 160 × 250 = 40000 кг = 40 т.
  7. 1 м² внутренней стены весит 240 кг. Соответственно, если площадь внутренних силовых стен 50 м², то общий вес равен 50 × 240 = 12000 кг = 12 т.
  8. Примерный вес погонного метра ленточного фундамента 1700 кг. Учитывая, что периметр фундамента 34 м, то его общий вес равен 34 × 1700 = 57800 кг = 57,8 т.
  9. Вес полезной нагрузки (люди, оборудование, мебель) 26 т.
  10. Вес снегового покрова 100 кг / м² кровли. Общий вес равен 50 × 100 = 5000 кг = 5 т. При расчете используется не площадь кровли, а площадь ее проекции (то есть площадь чердачного перекрытия). Также, величину снеговой нагрузки необходимо брать в зависимости от региона проживания.

Таблица определения снеговой нагрузки местности

Снеговой район I II III IV V VI VII VIII
Вес снегового покрытия Sg (кгс/м2) 80 120 180 240 320 400 480 560

Карта зон снегового покрова территории Российской Федерации:

Подсчитаем общий вес дома:

  • Вес дома с деревянными перекрытиями 171 т.
  • Вес дома с бетонными перекрытиями 201 т.

Для определения расчетной нагрузки увеличим общий вес на 30% и получим:

  • Вес дома с деревянными перекрытиями 220 т.
  • Вес дома с бетонными перекрытиями 260 т.

Теперь, зная тип грунта, можно определить и проанализировать площадь подошвы фундамента.

Важно помнить, что тип и глубина заложения фундамента должны определяться после проведения геологических изысканий. Вы должны четко представлять, какой тип грунта имеется на участке, каков уровень грунтовых вод и какова глубина промерзания грунта.

Таблица допустимого давления на грунт, кг/см²:

Грунт Глубина заложения фундамента, м
1 — 1,5 2 — 2,5
Щебень, галька с песчаным заполнением 4,5 6,0
Дресва, гравийный грунт из горных пород 4,0 5,0
Песок гравелистый и крупный 3,2 5,5
Глина твердая 3,0 4,2
Щебень, галька с глинистым заполнением 2,8 4,2
Песок средней крупности 2,5 4,5
Песок мелкий маловлажный 2,0 3,5
Суглинок 1,7 2,0
Глина пластичная 1,6 2,0
Супесь 1,5 2,5
Песок мелкий очень влажный 1,5 2,5

Возьмем для примера песок средней крупности с допустимым давлением на грунт 2,5 кг/см² = 25 т/м².

Получаем:

  • 220 т / 25 т/м² = 8,8 м² допустимая площадь подошвы фундамента дома с деревянными перекрытиями.
  • 260 т / 25 т/м² = 10,4 м² допустимая площадь подошвы фундамента дома с бетонными перекрытиями.

Площадь подошвы = длина фундаментной ленты × ширину ленты.

Зная периметр (длину) фундамента (в нашем случае 34 метра), можно определить минимально допустимую толщину ленты:

8,8 м² / 34 м = 0,26 м = 26 см (для дома с деревянными перекрытиями).

10,4 м² / 34 м = 0,31 м = 31 см (для дома с бетонными перекрытиями).

Допускается, если толщина ленты будет больше рассчитанных значений. Изменение в меньшую сторону недопустимо.

Спорная методика расчета нагрузки на фундамент

Методики расчета во многих источниках практически одинаковые. Но иногда попадаются некоторые противоречивые особенности. Цитата:

«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.»

По такой же методике, где во внимание берутся только две стороны фундамента, предлагается просчитывать снеговые нагрузки и нагрузки от перекрытий. Но это не совсем верно:

  • Кровельная нагрузка (удельный вес материала) используется для определения оптимального шага и сечения стропил, обрешетки.
  • Нагрузка может распределятся на те участки стены или мауэрлат, где закреплены стропильные ноги, но далее, благодаря армированному поясу, стенам и фундаменту, она равномерно распределяется по всей подошве фундамента.

Поэтому, при определении нагрузок на фундамент, в том числе ветровых, снеговых и от перекрытий, нужно учитывать всю площадь опирания на грунт.

Пример сбора нагрузок на фундамент

Исходные данные:

Предполагается строительство жилого 2-х этажного дома с холодным чердаком и двухскатной крышей. Опирание крыши производится на две крайних стены и одну стену под коньком. Подвал не предусмотрен.

Место строительства — г. Нижегородская область.

Тип местности — поселок городского типа.

Размеры дома — 9,5х10 м по наружным граням фундамента.

Угол наклона крыши — 35°.

Высота здания — 9,93 м.

Фундамент — железобетонная монолитная лента шириной 500 и 400 мм и высотой 1 900 мм.

Цоколь — керамический кирпич, толщиной 500 и 400 мм и высотой 730 мм.

Наружные стены — газосиликат плотностью 500 кг/м3, толщина стеной 500 мм и высотой 6 850 мм.

Внутренние несущие стены — газосиликат плотностью 500 кг/м3, толщиной стены 400 м и высота 6 850 мм.

Перекрытия и крыша — деревянные.

Конструкции, которые могли бы задержать снег на крыше, не предусмотрены.

План фундамента.

Разрез дома, с действующими нагрузками.

Требуется:

Собрать нагрузки на центральную ленту фундамента, расположенную под внутренней несущей стеной, если грузовая площадь от перекрытия 4,05 м2, а от крыши — 5,9 м2.

Сбор нагрузок на внутреннюю несущую стену.

Определяем нагрузки, действующие на 1 м2 грузовой площади (кг/м2) всех конструкций, нагрузка которых передается на фундамент.

Определяем нормативную и расчетную нагрузки на фундамент:

Какие воздействия испытывает фундамент и их определение

Самый главный документ при определении веса конструкций дома — СП «Нагрузки и воздействия». Именно он регламентирует, какие нагрузки приходятся на фундамент и как их определить. По этому документу можно разделить нагрузки на следующие типы:

  • постоянные;
  • временные.

Временные в свою очередь делятся на длительные и кратковременные. К постоянным относят те, которые не исчезают при эксплуатации дома (вес стен, перегородок, перекрытий, кровли, фундамента). Временные длительные — это масса мебели и оборудования, кратковременные — снег и ветер.

Постоянные нагрузки

Чтобы рассчитать постоянные нагрузки, потребуется знать:

  • размеры элементов дома;
  • материал, из которого они изготовлены;
  • коэффициенты надежности по нагрузке.

Совет! Для начала рекомендуется нарисовать схему дома, на которой будут нанесены габариты здания, размеры его конструкций. Далее можно воспользоваться таблицей, в которой приведены массы для основных материалов и конструкций.

Тип конструкции Масса
Стены
Из керамического и силикатного полнотелого кирпича толщиной 380 мм (1,5 кирпича) 684 кг/м2
То же толщиной 510 мм (2 кирпича) 918 кг/м2
То же толщиной 640 мм (2,5 кирпича) 1152 кг/м2
То же толщиной 770 мм (3 кирпича) 1386 кг/м2
Из керамического пустотелого кирпича толщиной 380 мм 532 кг/м2
То же 510 мм 714 кг/м2
То же 640 мм 896 кг/м2
То же 770 мм 1078 кг/м2
Из силикатного пустотелого кирпича толщиной 380 мм 608 кг/м2
То же 510 мм 816 кг/м2
То же 640 мм 1024 кг/м2
То же 770 мм 1232 кг/м2
Из бруса (сосна) толщиной 200 мм 104 кг/м2
То же толщиной 300 мм 156 кг/м2
Каркасные с утеплением толщиной 150 мм 50 кг/м2
Перегородки и внутренние стены
Из керамического и силикатного кирпича (полнотелого) толщиной 120 мм 216 кг/м2
То же толщиной 250 мм 450 кг/м2
Из керамического кирпича пустотелого толщиной 120 мм (250 мм) 168 (350) кг/м2
Из силикатного кирпича пустотелого толщиной 120 мм (250 мм) 192 (400) кг/м2
Из гипсокартона 80 мм без утеплителя 28 кг/м2
Из гипсокартона 80 мм с утеплителем 34 кг/м2
Перекрытия
Железобетонные сплошные толщиной 220 мм с цементно-песчаной стяжкой 30 мм 625 кг/м2
Железобетонные из пустотных плит 220 мм со стяжкой 30 мм 430 кг/м2
Деревянное по балкам высотой 200 мм с условием укладки утеплителя плотностью не более 100 кг/м3 (при меньших значениях обеспечивается запас по прочности, поскольку самостоятельные расчеты не имеют высокой точности) с укладкой в качестве напольного покрытия паркета, ламината, линолеума или ковролина 160 кг/м2
Кровля
С покрытием из керамической черепицы 120 кг/м2
Из битумной черепицы 70 кг/м2
Из металлической черепицы 60 кг/м2

Также потребуется рассчитать собственную массу фундамента дома. Перед этим нужно определиться с глубиной его заложения. Она зависит от следующих факторов:

  • глубина промерзания почвы;
  • уровень расположения грунтовых вод;
  • наличие подвала.

При залегании на участке крупнообломочных и песчаных грунтов (средний, крупный) можно не углублять подошву дома на величину промерзания. Для глин, суглинков, супесей и других неустойчивых оснований, необходима закладка на глубину промерзания грунта в зимний период. Определить ее можно по формуле в СП «Основания и фундаменты» или по картам в СНиП «Строительная климатология» (этот документ сейчас отменен, но в частном строительстве может быть использован в ознакомительных целях).

При определении залегания подошвы фундамента дома важно контролировать, чтобы она располагалась на расстоянии не менее 50 см от уровня грунтовых вод. Если в здании предусмотрен подвал, то отметка основания принимается на 30-50 см ниже отметки пола помещения.

Определившись с глубиной промерзания, потребуется подобрать ширину фундамента. Для ленточного и столбчатого ее принимают в зависимости от толщины стены здания и нагрузки. Для плитного назначают так, чтобы опорная часть выходила за пределы наружных стен на 10 см. Для свай сечение назначается расчетом, а ростверк подбирается в зависимости от нагрузки и толщины стен. Можно воспользоваться рекомендациями по определению из таблицы ниже.

Тип фундамента Способ определения массы
Ленточный железобетонный Умножают ширину ленты на ее высоту и протяженность. Полученный объем нужно перемножить на плотность железобетона — 2500 кг/м3. Рекомендуем: Расчет ленточного фундамента.
Плитный железобетонный Умножают ширину и длину здания (к каждому размеру прибавляют по 20 см на выступы на границы наружных стен), далее выполняют умножение на толщину и плотность железобетона. Рекомендуем: Расчет плитного фундамента по нагрузке.
Столбчатый железобетонный Площадь сечения умножают на высоту и плотность железобетона. Полученное значение нужно помножить на количество опор. При этом вычисляют массу ростверка. Если у элементов фундамента имеется уширение, его также необходимо учесть в расчетах объема. Рекомендуем: Расчет столбчатого фундамента.
Свайный буронабивной То же, что и в предыдущем пункте, но нужно учесть массу ростверка. Если ростверк изготавливается из железобетона, то его объем перемножают на 2500 кг/м3, если из древесины (сосны), то на 520 кг/м3. При изготовлении ростверка из металлопроката потребуется ознакомиться с сортаментом или паспортом на изделия, в которых указывается масса одного погонного метра. Рекомендуем: Расчет буронабивных свай.
Свайный винтовой Для каждой сваи изготовитель указывает массу. Нужно умножить на количество элементов и прибавить массу ростверка (см. предыдущий пункт). Рекомендуем: Расчет винтовых свай.

На этом расчет нагрузки на фундамент не заканчивается. Для каждой конструкции в массе нужно учесть коэффициент надежности по нагрузке. Его значение для различных материалов приведено в СП «Нагрузки и воздействия». Для металла он будет равен 1,05, для дерева — 1,1, для железобетона и армокаменных конструкций заводского производства — 1,2, для железобетона, который изготавливается непосредственно на стройплощадке — 1,3.

Временные нагрузки

Проще всего здесь разобраться с полезной. Для жилых зданий она равняется 150 кг/м2 (определяется исходя из площади перекрытия). Коэффициент надежности в этом случае будет равен 1,2.

Снеговая зависит от района строительства. Чтобы определить снеговой район потребуется СП «Строительная климатология». Далее по номеру района находят величину нагрузки в СП «Нагрузки и воздействия». Коэффициент надежности равен 1,4. Если уклон кровли более 60 градусов, то снеговую нагрузку не учитывают.

Определение значения для расчета

При расчете фундамента дома потребуется не общая его масса, а та нагрузка, которая приходится на определенный участок. Действия здесь зависят от типа опорной конструкции здания.

Тип фундамента Действия при расчете
Ленточный Для расчета ленточного фундамента по несущей способности нужна нагрузка на погонный метр, исходя из нее рассчитывается площадь подошвы для нормальной передачи массы дома на основание, исходя из несущей способности грунта (точное значение несущей способности грунта можно узнать только с помощью геологических изысканий). Полученную в сборе нагрузок массу нужно разделить на длину ленты. При этом учитываются и фундаменты под внутренние несущие стены. Это самый простой способ. Для более подробного вычисления потребуется воспользоваться методом грузовых площадей. Для этого определяют площадь, с которой передается нагрузка на определенный участок. Это трудоемкий вариант, поэтому при строительстве частного дома можно воспользоваться первым, более простым, способом.
Плитный Потребуется найти массу, приходящуюся на каждый квадратный метр плиты. Найденную нагрузку делят на площадь фундамента.
Столбчатый и свайный Обычно в частном домостроении заранее задают сечение свай и потом подбирают их количество. Чтобы рассчитать расстояние между опорами с учетом выбранного сечения и несущей способности грунта, нужно найти нагрузку, как в случае с ленточным фундаментом. Делят массу дома на длину несущих стен, под которые будут установлены сваи. Если шаг фундаментов получится слишком большим или маленьким, то сечение опор меняют и выполняют расчет заново.

Закладка Постоянная ссылка.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *