Расчет нагрузки на фундамент. пример расчета нагрузок на фундамент

Сбор нагрузок на фундамент. Как рассчитать, примеры

Статья рассказывает, как выполнить сбор нагрузок на фундамент, а также содержит примеры, как рассчитать нагрузки от каркасно-щитового дома с мансардой с размерами в плане 6х9 м.

Содержание статьи:

1. Классификация воздействий на фундамент

Нагрузки на основание бывают постоянные Pd и временные (длительные Pl, кратковременные Pt, особые Ps).

Таблица 1 — Классификация нагрузок

вес частей сооружений, в том числе несущих и ограждающих строительных конструкций.

вес временных перегородок, подливок и подбетонок под оборудование, вес стационарного оборудования, заполняющих его жидкостей, твердых тел и др.

воздействия от людей (животных, оборудования) на перекрытия, от подвижного подъемно-транспортного оборудования, от транспортных средств и климатические (снеговая, ветровая и т.д.).

сейсмическое, взрывное воздействие, воздействие от столкновения транспортных средств с частями сооружения, воздействия, обусловленные пожаром или деформациями основания, сопровождающимися коренным изменением структуры грунта.

Чтобы правильно рассчитать воздействие на фундамент, необходимо выполнить сбор всех нагрузок. В примерах, приведенных в этой статье, учтены те виды воздействия, которые принципиальны при расчете фундамента из винтовых свай для объектов ИЖС.

2. Постоянные нагрузки. Как рассчитать вес частей сооружения?

Чтобы посчитать вес строения, нужно знать только удельный вес материалов и их объемы. Такие данные с легкостью могут предоставить поставщики строительных материалов.

При выполнении расчетов можно также использовать усредненные значения удельного веса конструкций. Для удобства они приведены в таблице 2.

Таблица 2 — Справочные данные с усредненными значениями удельного веса конструкций дома: стен, перекрытий, кровли.

Удельный вес 1 м 2 стены

Каркасные стены толщиной 200 мм с утеплителем

Стены из бревен и бруса

Кирпичные стены толщиной 150 мм

Железобетон толщиной 150 мм

Удельный вес 1 м 2 перекрытий

Чердачное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м 3

Чердачное по деревянным балкам с утеплителем плотностью до 500 кг/м 3

Цокольное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м 3

Цокольное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 500 кг/м 3

Удельный вес 1 м 2 кровли

Кровля из листовой стали

Кровля из шифера

Кровля из гончарное черепицы

Согласно п. 4.2. СП 20.13330.2011 расчетное значение нагрузки определяется как произведение ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке (γf) для веса строительных конструкций, соответствующий рассматриваемому предельному состоянию:

Таблица 3 — Таб. 7.1 СП 20.13330.2011

Конструкции сооружений и вид грунтов

Коэффициент надежности, γf

Бетонные (со средней плотностью свыше 1600 кг/м), железобетонные, каменные, армокаменные, деревянные

Бетонные (со средней плотностью 1600 кг/м, изоляционные, выравнивающие и отделочные слои (плиты, материалы в рулонах, засыпки, стяжки и т.п.), выполняемые:

в заводских условиях

на строительной площадке

В природном залегании

На строительной площадке

Выполним расчеты на примере каркасно-щитового дома с мансардой с размерами в плане 6х9 м:

Чтобы посчитать вес от стен дома необходимо вычислить их периметр. Периметр наружных стен + внутренние стены: Р=47 м, среднюю высоту стен примем h=4,5 м. Тогда вес от конструкции стен будет равен: Р х h х удельный вес материала стен.

47 м х 4,5 м х 70 кг/м 2 = 14 805 кг = 14,8 т.

Далее посчитаем вес крыши. Принимаем, что вес крыши (деревянная стропильная система с покрытием из металлочерепицы) равен 40 кг/м 2 (суммарный вес металлочерепицы, обрешетки, стропилы). Тогда вес крыши будет равен:S крыши х удельный вес 1 м 2 .

92 м 2 х 40 кг/м 2 = 3 680 кг = 3,7 т.

Также необходимо посчитать вес от перекрытий. Принимаем, что вес деревянного пола вместе с утеплителем будет равен 100 кг/м 2 . Тогда вес от перекрытий будет равен:S перекрытия*удельный вес*количество.

54 м 2 х 0,1 т/м 2 х 2 = 10,8 т.

После того как выполнены все необходимые расчеты, полученный вес сооружения умножаем на коэффициент надежности, о котором мы говорили ранее (в расчете для каркасно-щитового дома коэффициент принимаем равным 1,1 – для деревянных конструкций):

29,3 т х 1,1 = 32,2 т

Нагрузка от самого здания составит 32,2 т. Этот вес принят условно, без вычета дверных и оконных проемов.

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. Перекрытие подвального помещения – железобетонные плиты, перекрытие 1 этажа – деревянное по стальным балкам. Крыша двускатная, покрытая металлочерепицей, с уклоном 25 градусов. Регион – Подмосковье, тип грунта – влажные суглинки с коэффициентом пористости 0,5. 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

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

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

  1. Определяем площадь проекции кровли. Габариты дома – 10х8 метров, площадь проекции двускатной крыши равна площади дома: 10·8=80 м 2 .
  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 м 2 .
  4. Тип покрытия – металлочерепица, угол уклона – 25 градусов, значит расчетная нагрузка по таблице 3 равна 30 кг/м 2 .
  5. Нагрузка кровли на фундамент равна 80/8·30 = 300 кг/м 2 .

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.

  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 м 2 .
  3. Снеговая нагрузка для Подмосковья по карте равна 126 кг/м 2 . Умножаем ее на площадь крыши и делим на площадь нагруженной части фундамента 88·126/8=1386 кг/м 2 .

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

  1. Площадь перекрытий равна площади дома – 80 м 2 . 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 м 2 нагружаемой части фундамента: (40000+16000)/8=7000 кг/м 2 .

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

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

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

Расчет общей нагрузки на 1 м 2 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 R 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/м 2 =17 т/м 2 .
  2. Определяем условное расчетное сопротивление грунта по таблицам СНиП 2.02.01—83. Для влажных суглинков с коэффициентом пористости 0,5 R составляет 2,5 кг/см 2 , или 25 т/м 2 .
Читайте также  Устройство плитного фундамента для частного дома

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

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.

Как рассчитать максимальную нагрузку на фундамент дома

Фундамент – это ключевой элемент любого дома, без которого сооружение не способно длительное время выдерживать резкие порывы ветра, проливные дожди и воздействие грунтовых вод. Но подобрать оптимальное основание довольно сложно, исходя исключительно из финансовых возможностей и геодезических исследований.

Для того чтобы выбрать оптимальное решение, а также построить действительно мощный, надежный и долговечный фундамент, нужно провести тщательные расчеты. И один из основных – это расчет нагрузки на фундамент.

Существует множество формул для таких расчетов, но все они нуждаются в сборе подробной информации о будущем здании и далеко не всегда частный застройщик способен ее собрать. Но сделать это нужно, причем сбор и систематизацию данных нужно делать максимально четко и правильно.

В чем суть такого расчета?

Всем известен тот факт, что основную нагрузку на грунт создает не фундамент, а сам дом, ведь даже монолитная железобетонная плита может весить в минимум полтора-два раза меньше, чем несущие стены и перекрытия здания в целом. Также и само основание имеет способность воздействовать на грунт за счет не только своей массы, но и сопротивления вертикальным и горизонтальным подвижкам почвы.

Также здесь всегда учитывается сопротивление давлению грунтовых и дождевых вод, с которым вода давит на боковые стенки основания и хочет сдвинуть его со своего места. Поэтому, расчет нагрузки на любое основание – это сбор всех основных данных, связанных с конкретным зданием, а также выбор оптимального по техническим данным фундамента. Условно, нагрузка на фундамент – это сбор и сумма следующих показателей:

  • масса самого здания;
  • масса будущего фундамента и его тип;
  • прочность и несущие свойства грунта;
  • климатические характеристики территории и строение почвы;
  • масса используемых строительных материалов.

Если проанализировать все такие факторы, тогда станет понятно, что проект будущего фундамента возможен только после длительных расчетов. И в них неизбежно будут учтены все перечисленные выше показатели. Только тогда получится правильно подобрать и рассчитать фундамент, способный выдержать длительные нагрузки и прослужить десятилетия без реконструкции.

Что собой представляет масса здания?

Многие проектировщики считают, что для расчета массы здания будет достаточно получить данные о несущих стенах и перекрытиях. На самом деле, все не так просто.

Масса здания – это суммарная масса всех строительных материалов, необходимая для возведения несущих и промежуточных стен, а также способность стен выдерживать массу перекрытий и конструкций крыши с учетом снегового фактора. Поэтому, масса здания – это сумма:

  1. Масс конструкций несущих стен, промежуточных стенок, перегородок и перекрытий.
  2. Массы крыши вместе с кровельными материалами, несущими балками и стопорами, обеспечивающими способность зданию выдерживать резкие порывы ветра.
  3. Вес коммуникаций, труб и канализационных систем, проектируемых и будущих.
  4. Массы строительных материалов и изделий для фундамента, обеспечивающих способность выдерживать грунтовые подвижки и воздействие влаги.
  5. Мебели и бытовой техники (принимается часто 1−5% от массы несущих стен здания).
Читайте также  Как заштукатурить фундамент дома своими руками

Таким образом, провести расчет массы самого здания можно только по проекту. Причем, часто сделать это правильно, технически не представляется возможным.

Обычный сбор информации о сооружении тут не поможет, нужно обращаться к услугам производителей, которые предоставят всю информацию о строительных материалах, запроектированных в данном индивидуальном здании. Также возможны ошибки в расчетах, поэтому лучше сразу использовать готовые формулы.

Что такое нагрузка на фундамент?

В это определение входит несколько параметров:

  • постоянная нагрузка от дома (масса самого здания);
  • временная нагрузка за счет климатических факторов, таких как ветер, дождь, снеговой покрыв на крыше, обильный мощный ливень;
  • нагрузка от установленной в здании техники и интерьера (практически незначительная, часто не учитывается). При правильных расчетах рекомендуется добавлять коэффициент 1,05.

Профессиональные проектировщики, особенно пристальное внимание, обращают на расчет площади опоры основания на грунт. Тут осуществляется сбор и систематизация информации о структуре грунта, его несущей способности, а также типа и степени армирования фундамента. Пренебрегать такими показателями нельзя, ведь от них зависит выбор типа основания. Что позволяет сделать расчет нагрузки на фундамент:

  1. Можно изначально подобрать оптимальное место для будущего дома. Ведь от размера нагрузки зависит способность здания противостоять подвижкам почвы и ветрам, а глубина залегания грунтовых вод – это место расположения дома.
  2. Предотвратить разрушение несущих стен дома.
  3. Предотвратить проседание грунта.
  4. Снизить расходы на строительные материалы, ведь при правильном выборе фундамента можно использовать прочные и легкие строительные материалы.

Теперь пора попробовать самостоятельно рассчитать нагрузку на фундамент одноэтажного дома, сделанного из кирпича сплошной кладки, толщина стен составляет 50 см, площадь дома 10х10 метра (100 м²), есть подвальное помещение с железобетонными перекрытиями. Перекрытие первого этажа деревянное. Крыша двухскатная, имеет уклон 25 градусов, покрыта металлочерепицей.

Дом будет строиться в Подмосковье, тип грунта – суглинок, пористость 0,5. Сам фундамент ленточного типа, будет сделан из пористого бетона, толщина стенок ленты составляет 40 см (как и толщина стен). Все представленные данные можно выбрать из справочников, а также данные о почвах запросить в геодезической службе. Таким образом, для расчетов собраны все необходимые исходные данные, и можно приступать к расчету нагрузки фундамента такого здания.

Итак, рассмотрим последовательность расчета нагрузки на фундамент.

Зависимость глубины заложения фундамента от состояния грунта

Глубина фундамента

Глубина монтажа основания в целом зависит от глубины промерзания почвы и типа грунта. Тут стоит использовать справочные данные:

Учитывая, что глубина заложения фундамента должна быть больше, чем допустимая глубина промерзания почвы, тогда принимается значение 140 см. Но есть также и исключения.

Итак, с учетом обеих таблиц получается, что глубина заложения фундамента должна составлять не менее 140 см, причем тип грунта тут не играет существенной роли.

Нагрузка кровли

Нагрузка всегда ложится на несущие стены и перекрытия, если балки имеют способность передавать нагрузку на промежуточные элементы дома. Для обычной двухскатной крыши с небольшим углом наклона конструктивно предусматривается две равноценные наклонные деревянные стороны, нагрузка от которых равномерно распределяется между всеми несущими стенами.

Поэтому, тут нужно рассчитать площадь проекции крыши на горизонтальную поверхность, затем умножить ее на удельную массу строительных материалов для возведения крыши:

  1. Расчет площади проекции крыши. Учитывая, что площадь дома составляет 80 м 2 , тогда проекция также будет составлять 80 м².
  2. Длина фундамента – это сумма двух самых длинных сторон, на которые опирается крыша и несущие стены. Составляет она 10 х 2=20 м.
  3. Площадь фундамента составляет 20 х 0,4=8 м².
  4. Материал кровли – металлочерепица, угол наклона составляет 25º, поэтому нагрузка от кровли суммарно будет составлять 80/8 х 30=300 кг/м 2 .

Расчет нагрузки от снежной массы

Для крыш с большим углом наклона и оборудованных снеговой защитой, нагрузка будет минимальной. Многие проектировщики ее стараются не принимать во внимание. Но такая особенность кровли не относится к крышам с углом наклона до 10º или плоских конструкций. Тогда расчет снеговой нагрузки нужно делать в обязательном порядке и дополнительно усиливать чердачное помещение.

Нагрузка от перекрытий

Перекрытия также опираются на две основные несущие стены, но возможна нагрузка и на промежуточные перекрытия. При этом, принцип расчета практически не отличается, только нужно учитывать особенности перекрытий, а также материала, из которых они сделаны.

Площадь перекрытий всегда равна площади этажа (самого здания), поэтому тут достаточно только знать количество этажей, наличие или отсутствие подвальных помещений, а также материал перекрытия. Рассчитывается нагрузка следующим образом:

  1. Площадь перекрытий равна 80 м². В доме есть их два − железобетонное над первым этажом и деревянное на стальных балках между подвалом и первым этажом.
  2. Масса железобетонного перекрытия составит 80 х 500=40000 кг (где 500 – это удельная масса квадратного метра железобетона).
  3. Масса деревянного перекрытия составляет 80 х 200=16000 кг.
  4. Суммарная нагрузка на 1 м² составляет (40000+16000)/8=7000 кг/м 2 .

Нагрузка несущих стен

Нагрузка всех стен – это масса несущих стен, промежуточных конструкций, умноженная на удельный вес используемых строительных материалов. Полученный результат умножают на толщину стен и делят на периметр дома. Для примера можно посчитать нагрузку всех стен, сделанных из полнотелого кирпича:

  1. Площадь стен: 3 х (10 х 2+8 х 2)=108 м 2 .
  2. Объем – 108 х 0,4=43,2 м 2 .
  3. Масса всех стен составит: 43,2 х 1800=77760 кг.
  4. Площадь фундамента: (10 х 2+8 х 2)*0,4=14,4 м 2 .
  5. Нагрузка стен: 77760/14,4=5400 кг.

Нагрузка основания на единицу площади грунта

Итак, главный этап расчета нагрузки на фундамент. Именно по этому параметру и выбирается оптимальный фундамент, а также проверяется правильность выбора запроектированной конструкции и способность ее выдержать массу здания.

Рассчитывается она способом умножения объема фундамента на плотность используемого строительного материала, полученный результат делится на площадь фундамента. Объем рассчитывается как произведение глубины погружения основания на толщину стен здания, она будет условно составлять 20,2 м 3 , а это масса 36360 кг при плотности пористого бетона 1800. Таким образом, суммарная нагрузка на грунт будет составлять не менее 2525 кг/м 2 .

Условное сопротивление грунта подбирается по таблицам СНиП 2.02.01—83. Для этого суммируются все нагрузки от стен, крыши, перекрытий, а также фундамента, и затем проверяется полученное значение по таблицам.

Рассчитать ленточный фундамент на первый взгляд сложно, но на практике сделать расчет можно и самостоятельно, достаточно только внимательно сделать сбор всей информации и итоговую калькуляцию. Намного сложнее рассчитывается свайно-ростверковые основания, монолитная плита в свою очередь вообще практически не нуждается в расчетах. Количество материала на фундамент Вы можете рассчитать на нашем онлайн калькуляторе.

Расчёт нагрузки на фундамент

Неприятно наблюдать, как в недавно построенном доме появляются на стенах трещины. Самое печальное в этой ситуации, что исправить практически ничего изменить нельзя, а если и можно что-то сделать, то это весьма проблематично.

  • Как выполняется расчет
  • Расчет нагрузки для ленточного фундамента
  • Расчет нагрузки для столбчатого фундамента
  • Расчет нагрузки для свайного фундамента
  • Анализ грунта
  • Определение несущей способности грунта
  • Наши услуги

А ведь всего этого можно было избежать, если бы изначально расчету нагрузки на фундамент было уделено достаточно внимания.Ознакомьтесь с материалом о том зачем это делается, а также как грамотно и верно выполнять расчёт нагрузки на фундамент.

Как выполняется расчет

Что включается в такой расчет, и что нужно учитывать? Рассмотрим некоторые параметры.

  • У различных видов грунта отличная друг от друга несущая способность, поэтому нельзя опираться на тот факт, что у друга дом на мелкозаглубленном ленточном фундаменте стоит уже несколько лет, и ничего.
  • Учитывая вес строительных материалов, проводится вычисление массы строения.
  • Какая снеговая нагрузка на кровлю в регионе. Тип, и форма крыши играют огромную роль в таком подсчете.
  • Ветровая нагрузка. Любой дом, особенно высокий, испытывает ощутимые нагрузки в ветреную погоду, а если ветер постоянно дует в одну и ту же сторону, то фундамент будет подвержен дополнительной нагрузке. Особенно это ощутимо в легких домах, с не очень прочным фундаментом.
  • Вес мебели, сантехники и отделочных материалов.

Полученные данные и собранная информация служит для учета несущей характеристики, размера и опорной площади возводимого фундамента. Пренебрежение этими требованиями приводит к ситуациям, описанным в начале статьи.

Расчет нагрузки для ленточного фундамента

При расчете нагрузки на ленточный фундамент, нужно определить количество заливаемого бетона, для чего нужно узнать общую площадь с учетом установленной опалубки. Полученную цифру (в м 3 ) нужно умножить на массу 1 м 3 , которая колеблется в пределах 2000–2500 кг. При расчете фундамента лучше перестраховаться, поэтому за основу возьмем 2500 кг.

Потребуется узнать полную массу дома, снеговую нагрузку на крышу и давление ветра. Эти 4 показателя слаживаются и делятся на площадь основания. Выглядит это так:

(масса фундамента + масса дома + снеговая + ветровая нагрузка) / площадь основания = искомая цифра.

Поскольку расчет получается приблизительным, нужно иметь запас прочности около 25%.

Расчет нагрузки для столбчатого фундамента

Для того чтобы определить нагрузку на столбчатый фундамент, придется умножить площадь сечения столба на его высоту, в результате чего станет известен объем одной опоры. Полученные данные умножаются на цифру, обозначающей плотность материала, из которого сделаны столбы (q). Таким образом произведен расчет нагрузки для одного столба, а чтобы узнать расчетную нагрузку всего фундамента, результат перемножим на количество опор.

Если при расчете получилось, что фундамент не соответствует требованиям, то можно увеличить сечение столбов или увеличить число опор, сократив между ними расстояние.

Расчет нагрузки для свайного фундамента

Расчет нагрузки на свайный фундамент выполняется таким образом:

  • Полная масса будущего здания умножается на коэффициент запаса надежности.
  • Опорная площадь 1 квадратного сечения сваи определяется путем перемножения размеров двух сторон. При использовании круглых свай опорная площадь одной из них вычисляется по формуле: R2×3,14. Затем полученные данные умножаются на количество используемых свай, задействованных в фундаменте.
  • Теперь необходимо узнать нагрузку на 1 см 2 грунта, для чего масса здания делится на опорную площадь фундамента, и удостовериться, что нормативная допустимая нагрузка на грунт в норме.

Одной из особенностей свайного фундамента является правильный выбор сечения и длины свай, для чего нужно знать особенности грунта. Например, в некоторых районах, свая длиной в 3 м может не дойти до твердого основания, и приобретать опоры нужно только после предварительной геологической разведки.

Читайте также  Как сделать своими руками фундамент из асбестоцементных труб?

В случае необходимости грунт можно уплотнить путем вбивания дополнительных, не предусмотренных проектом свай, но это приведет к дополнительным, незапланированным затратам.

Анализ грунта

Проектируя фундамент, можно самостоятельно выполнить геодезический анализ грунта, узнав:

  • Тип почвы.
  • Уровень расположения грунтовых вод.

Также необходимо узнать уровень промерзания грунта, в чем могут помочь карты с такими данными.

Рис. Уровень промерзания грунта в России

Используя ручной бур, по периметру площадки и в центре делается несколько скважин, глубиной до 2,5 м, в результате чего можно увидеть, какой тип почвы, а на следующий день можно увидеть, появилась ли в ней вода, и какой ее уровень.

Рис. Слои почвы в Московской области

Что касается типа почвы, то разобраться в этом непростом вопросе поможет дополнительная информация:

  • Если при извлечении бура почва рассыпается – это песчаный грунт.
  • Из извлеченного грунта можно скатать цилиндр, но при этом он весь покрывается трещинами – это супеси.
  • Получается скатать цилиндр, но при попытке согнуть он ломается – это легкий суглинок.
  • Скатанный цилиндр на изгибе покрывается многочисленными трещинами – это тяжелый суглинок, в составе которого много глины.
  • Цилиндр скатывается легко, на изгибе не ломается и не трескается – перед нами глинистый грунт.

Используя полученные данные, можно определить какой тип фундамента лучше всего сделать на этом участке и нужно ли делать для него дренажную систему.

Определение несущей способности грунта

Ниже приведена таблица, с помощью которой можно разобраться с несущей способность грунта. Зная, какой тип грунта вы извлекли при пробном бурении, не составит его найти в таблице, и получить больше информации.

Тип почвы Несущая способность
Супесь От 2 до 3 кгс/см 2
Щебенистая почва с пылевато -песчаным заполнителем 6 кгс/см 2
Плотная глина От 4 до 3 кгс/см 2
Щебенистая почва с заполнителем из глины От 4 до 4.5 кгс/см 2
Среднеплотная глина От 3 до 5 кгс/см 2
Гравийная почва с песчаным заполнителем 5 кгс/см 2
Влагонасыщенная глина От 1 до 2 кгс/см 2
Гравийная почва с заполнителем из глины От 3.6 до 6 кгс/см 2
Пластичная глина От 2 до 3 кгс/см 2
Крупный песок Среднеплотный — 5, высокоплотный — 6 кгс/см 2
Суглинок От 1.9 до 3 кгс/см 2
Средний песок Среднеплотный — 4, высокоплотный — 5 кгс/см 2
Песок, супеси, глина, суглинок, зола От 1.5 до 1.9 кгс/см 2
Мелкий песок Среднеплотный — 3, высокоплотный — кгс/см 2
Сухая пылеватая почва Среднеплотная — 2.5, высокоплотная — 3 кгс/см 2
Водонасыщенный песок Среднеплотный — 2, высокоплотный — 3 кгс/см 2
Влажная пылеватая почва Среднеплотная — 1.5, высокоплотная 2 кгс/см 2
Водонасыщенная пылеватая почва Среднеплотная — 1, высокоплотная — 1.5 кгс/см 2

Таблица 1: Расчетное сопротивление разных видов грунтов

Наши услуги

Компания «Богатырь» предоставляет услуги по погружению железобетонных свай – мы забиваем сваи, выполняем лидерное бурение и привезем непосредственно на строительную площадку сваи, с помощью которых и соорудим свайный фундамент. Если вы заинтересованы в том, чтобы проектировка, гео разведка и монтаж свайного фундамента был выполнен высококвалифицированными специалистами, то отправьте запрос или позвоните нам, воспользовавшись формой и контактными данными, указанными внизу сайта.

Способы расчета нагрузки на фундамент

Исследование свойств грунтов и подготовка основания является важнейшим этапом строительства зданий и сооружений. В процессе проектирования конструкций выполняют расчет нагрузки на фундамент. От правильности и достоверности используемых величин зависит дальнейший ход проектирования строительного объекта.

Алгоритм ведения расчетов

Подсчет усилий выполняют специалисты сертифицированных институтов и строительных лабораторий. Сотрудники специализированных учреждений обладают всеми необходимыми знаниями и высоким уровнем подготовки. Оснащение исследовательских центров высококлассной техникой значительно упрощает процесс подсчета нагрузок.

Определение необходимых величин ведут с высокой точностью. Правильность вычислений влияет на прочность и надежность всех конструкций.

При возведении частных домов выполнение расчетов с высокой точностью не требуется. В этом случае используют упрощенный вариант подсчетов. В качестве технических инструментов применяют специальные компьютерные программы – строительные калькуляторы.

Подсчет усилий от конструктивных элементов ведут с помощью укрупненных показателей. Для корректировки вычислений под конкретные условия строительства применяют поправочные коэффициенты.

Какие воздействия испытывает фундамент и как их определить

В процессе эксплуатации сооружение испытывает следующие усилия:

  • Статические (постоянные).
  • Динамические (переменные).

Статические усилия оказываются весом элементов. Они не изменяются с течением времени. Подобное воздействие оказывают перекрытия и стены. Статические усилия используются в качестве определяющих при проведении вычислений.

При расчете фундамента используют вес крыши, внутренних и наружных стен дома, плит (балок) перекрытий, лестничных маршей, опорной части.

Динамические усилия являются переменной величиной. Включают в себя влияние людей, мебели и оборудования, атмосферных явлений и осадков.

Внимание! Воздействие ветра для условий малоэтажного строительства не учитывается.

Действие атмосферных осадков в виде снега является самой значительной разновидностью динамических усилий. Воздействие снега учитывают при подсчете усилий на основание.

Зачем нужны вычисления

Расчет нагрузки на фундамент необходим для решения следующих задач:

  • выявления положительных и отрицательных качеств условий строительства;
  • определение геометрических размеров и площади опирания;
  • подбор оптимального количества строительных материалов;
  • предотвращение деформаций основания в процессе эксплуатации сооружения;
  • обеспечение прочности, надежности и долговечности конструкций;
  • рациональное использование людских и технических ресурсов.

Целью подсчетов является определение усилий от здания на 1 м 2 грунтового основания. Полученный результат сравнивают с допустимыми значениями.

Если расчетные данные меньше предельных значений, тогда проектирование объекта переходит в дальнейшую стадию. Превышение полученных значений над предельными цифрами требует принятия альтернативных решений.

Порядок вычисления нагрузки на фундамент

Исходными данными для решения задачи являются:

  • район строительства объекта;
  • характеристики грунта;
  • уровень поверхностных, грунтовых вод;
  • материал конструктивных элементов;
  • планировка помещений;
  • этажность здания;
  • тип кровельного покрытия.

Порядок расчета

Определение глубины заложения фундамента. Глубина заложения опорной части сооружения зависит от местоположения объекта, характеристики грунта. Величина принимается по табличным данным. Соответствующие таблицы приведены в нормативных документах.

Определение усилий от кровельного покрытия. Нагрузка от кровли зависит от типа строения и материала элементов. Характер распределения воздействий зависит от формы крыши:

  • в односкатных крышах усилия распределяются на одну (нижнюю) сторону;
  • в двускатных крышах – на две противоположных стороны фундамента;
  • при четырех и более скатах – на все стороны опорной части.

Определение снеговой нагрузки. Воздействие от снега зависит от годовой толщины снежного покрова. Величина определяется по нормативным данным. Площадь снежного покрова принимают равной площади проекции крыши на горизонтальную плоскость.

Подсчет нагрузки от перекрытий. Степень воздействия перекрытий зависит от этажности здания, материала плит (балок) перекрытий. Площадь всех перекрытий принимают равной площади всего строения. Характеристики материала принимают по таблицам.

Расчет нагрузки от стен. Усилия зависят от толщины стен, их положения и материала. Удельный вес материала принимают по таблицам.

Влияние опорной части строения на грунт. Усилие от фундамента зависит от его размеров и материала изготовления. Для предварительного подсчета толщину основания принимают равной толщине стен.

Подсчет суммарной нагрузки на 1 м 2 грунта. Суммарные усилия определяют путем сложения результатов всех предыдущих вычислений.

Сравнение и анализ полученных результатов.

Пример выполнения вычислений с помощью калькулятора

Процесс расчета нагрузки на фундамент полностью автоматизирован. Для выполнения задачи используются компьютерные технологии. Компьютерные программы для расчета зданий называются калькуляторами.

Алгоритм автоматизированного подсчета указан в СНиП 2.01.07-85 от 01.01.1987 г. «Нагрузки и воздействия».

Исходные данные

В качестве примера для расчета фундамента используем следующие исходные данные:

  • Здание 2-этажное кирпичное.
  • Размеры строения в плане — 6*6 метров.
  • Высота этажа – 3 м, высота помещения – 2,7 м.
  • Толщина наружных стен – 510 мм.
  • Толщина внутренней стены – 250 мм.
  • Фундамент ленточный из монолитного железобетона.
  • Ширина опоры – 600 мм, высота – 2000 мм.
  • Толщина перекрытия из монолитного железобетона – 220 мм.
  • Толщина цементно-песчаной стяжки по верху перекрытия – 30 мм.
  • Кровля 4-скатная с уклоном 45°. Материал кровельного покрытия – металлочерепица.
  • Суммарная длина всех межкомнатных перегородок из гипсокартона – 10 м. Толщина перегородок – 80 мм.
  • Нагрузка от кровли – 120 кг/м 2 кровли.
  • Снеговой район строительства – ll.

Расчет

Последовательность и результаты расчета ленточного фундамента приведены в таблице.

Объем ленточной опоры

0,6*2*(6*4 +6) = 36 м 3

Масса опорной части (железобетон – 2500 кг/м 3 )

Суммарная длина наружных ограждений

Площадь наружных ограждений в пределах одного этажа

Масса наружных ограждений (удельный вес полнотелого кирпича – 918 кг/м 2 )

(72*2) *918≈133 тонны

Площадь внутренних ограждений

Масса внутренних ограждений (пустотелый кирпич – 450 кг/м 2 )

36*450 кг/м 2 =16,2 тонны

Масса одного перекрытия (железобетон – 625 кг/м 2 )

36*625=22, 5 тонны

Масса всех перекрытий (подвального, межэтажного и чердачного)

Масса перегородок (гипсокартон – 28 кг/м 2 )

27*28 кг/м 2 =756 кг≈0,76 т.

(6*6)/cos45ᵒ= (6*6)/0,7=51,5 м 2

Тяжесть кровли (древесина – 60 кг/м 2 )

51,5 м 2 *60=3090 кг≈3,1 тонны

Масса цементно-песчаной стяжки

36 м 2 *150*3=16200 кг=16,2 тонны

(6*6)/cos45ᵒ= (6*6)/0,7=51,5 м 2

Масса снежного покрова (уплотненный снег – 120 кг/м 2 )

51,5*120=6180 кг=6,18 тонны

Суммарную нагрузку на 1 м 2 грунта сравнивают с допустимой величиной. Искомую цифру принимают равной удельному сопротивлению грунта на сжатие. Указанная величина указывается по нормативным документам.

Результаты расчетов

По результатам расчета фундамента делают вывод о допустимости применения тех или иных материалов. В случае необходимости вносят изменения в размеры и конструкцию элементов сооружения. По измененным величинам проводят повторные вычисления.

Вычислительный процесс осуществляют с особым вниманием ко всем деталям. Используемые характеристики берут из достоверных источников информации, нормативной литературы, технических справочников.

Процедуру принятия решений повторяют несколько раз для исключения ошибок. Каждый результат подлежит многократной разносторонней проверке. Правильность вычислений гарантирует высокое качество, надежность и долговечность конструкций.

Видео по теме: Самостоятельный расчёт необходимой площади фундамента