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.

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

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

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

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 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

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.

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.

Крыша в нашем примере имеет два ската, значит, снеговую нагрузку воспринимают две стороны ленточного фундамента, длина которых составляет 10 м. Ширина ленточного фундамента 500 мм. Значит, площадь нагружаемых стен фундамента составляет:

(10м +10 м) : 0,5 м=10 м2.

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.

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.

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.

Ширина ленточного фундамента составляет 500 мм. Периметр стен фундамента составляет 40 м.

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.

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.

Видеопример 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.

Начинаем публикацию статей по расчету кирпичных стен. Прежде, чем приступить к расчетам, необходимо собрать нагрузки. На стены здания в пределах каждого этажа действуют нагрузки от вышележащих этажей, нагрузки от плит перекрытия рассматриваемого этажа и собственный вес отдельных участков стен.

Для начала давайте определимся, какие же нагрузки бывают?

Нагрузки бывают:

- нормативные - их значения приведены в СНиП "Нагрузки и воздействия" .

- расчетные - значения расчетных нагрузок определяются путем умножения нормативных на коэффициент надежности по нагрузке (γ ƒ)

Также они классифицируются на:

- постоянные

- временные , которые в свою очередь бывают:

a. длительными

b. кратковременными

c. особыми

К постоянным относится собственный вес конструкций, который находится путем умножения объема на плотность.

К кратковременным относятся нагрузки от людей, снега, ветра (полные значения) и пр.

К длительным - перегородки, оборудование и пр., а также пониженные кратковременные от людей и снега.

В СНиПе указаны дополнительно особые нагрузки, но в данном примере они нас не интересуют.

Давайте для наглядности представим, что нам необходимо произвести сбор нагрузок на стену первого этажа двухэтажного коттеджа. Высота этажа 3м, длина 6м. Перекрытия железобетонные толщиной 220мм. Для упрощения расчетов принимаем плоскую рулонную кровлю.

Для начала произведем подсчет нагрузок на 1 м 2 перекрытия и покрытия и внесем данные в таблицу. Предположим, что пол второго этажа состоит из стяжки, поверх которой уложен ламинат. Покрытие второго этажа состоит из пароизоляции, утеплителя, цементно-песчаной стяжки и трехслойного гидроизоляционного ковра.

Наименование	γ ƒ
Покрытие
Собственный вес плиты покрытия 0,22м*1м*1м*2,5 т/м 3	0,55	1,1	0,61
Пароизоляция из 1 слоя рубероида	0,003	1,3	0,004
Утеплитель из керамзита плотностью 400 кг/м 3 , толщина 100мм	0,04	1,3	0,052
	0,054	1,3	0,07
Гидроизоляционный ковер из 3 слоев рубероида	0,01	1,3	0,013
Итого постоянная			0,749
Временная для прочих покрытий (таблица 3, п.9, в)	0,05	1,3	0,065
Временная снеговая (в районе III -180 кг/м 2). Внимание! В СНиП Нагрузки и воздействия дана уже расчетная нагрузка. Нормативная нагрузка определяется путем умножения расчетного значения на 0,7. (μ=1)	0,126	1,4	0,18
Итого временная			0,245
		0,994
Перекрытие первого этажа
Собственный вес плиты перекрытия 0,22м*1м*1м*2,5 т/м 3	0,55	1,1	0,61
Цементно-песчаная стяжка толщиной 30мм, плотностью 1800 кг/м 3	0,054	1,3	0,07
Ламинат толщиной 10мм + подложка 3мм	0,008	1,2	0,01
Итого постоянная			0,69
Временная для помещений жилых зданий	0,15	1,3	0,2
Итого временная			0,2
		0,89

Теперь нам нужно определить грузовую площадь. Чтобы лучше понять, что такое грузовая площадь, посмотрим на картинку ниже.

Если нагрузка собирается для 1 погонного метра стены, то грузовая площадь будет равна произведению 1-го метра на половину расстояния между наружной и внутренней несущей стеной.

Розовым цветом отмечена грузовая площадь для средней стены, а зеленым цветом - для наружных стен.

Таким образом, для рассматриваемого нами участка кладки грузовая площадь будет равна 1м*2м=2м 2

Перемножив грузовую площадь на значения из таблицы, получим нагрузку от перекрытия и покрытия для 1 погонного метра кирпичной кладки.

От покрытия:

Постоянная - 0,749*2=1,498 т

Временная - 0,245*2=0,49 т

Полная P 2 = 0,994*2=1,988 тонны

От перекрытия:

Постоянная - 0,69*2=1,4 т

Временная - 0,2*2=0,4 т

Полная P 1 = 0,89*2=1,8 тонн

Вес 1 погонного метра равен:

G 2 =1*0,25*3*1,8=1,35 т

G п =1*0,25*0,7*1,8=0,315 т

Полная нагрузка, которая действует на 1 пог.м кладки первого этажа составит:

N=G п +P 2 +G 2 +P 1 =0,315+1,988+1,35+1,8=5,5 т

Для дальнейших расчетов нам также понадобится значение длительной продольной силы. Она равна сумме постоянной нагрузки от перекрытий и покрытий, веса вышележащих стен и длительной временной от перекрытий и покрытий. В нашем примере длительную временную мы не рассматривали.

N g =0,315+1,498+1,35+1,4=4,563 т

Теперь, когда все нагрузки собраны, можно приступать к Расчету стены на прочность.

Статья была для Вас полезной?

Оставьте свой отзыв в комментарии

Сбор нагрузок разберем на примере. Для расчета ленточного фундамента понадобится собрать нагрузки ото всех конструкций - от крыши до стен.

В чем заключается сбор нагрузки? Начнем с того, что ширина подошвы фундамента непосредственно зависит от величины нагрузки от конструкций. Поэтому первый шаг - это анализ того, сколько типов фундаментных лент мы назначим.

В нашем примере мы рассмотрим двухэтажный дом без подвала с несущими стенами вдоль цифровых осей. На эти стены опираются сборные плиты перекрытия над первым этажом и монолитное перекрытие над вторым этажом, также на них опираются стропила деревянной кровли. Вдоль буквенных осей - самонесущие стены.

Каким образом собирается нагрузка? Если стена самонесущая, то считается просто вес одного погонного метра этой стены (окна и двери условно не учитываем). Если стена является несущей, и на нее опираются перекрытие, конструкции крыши или лестница, то к весу самой стены прибавляется еще и нагрузки от половины пролета перекрытия (крыши). Площадь, с которой собирается нагрузка называется грузовой площадью. Допустим, расстояние между двумя несущими стенами 4 метра. Нагрузку мы собираем на 1 погонный метр. Одна половина пролета придется на одну стену, вторая - на вторую. Значит, грузовая площадь для каждой стены от этого перекрытия равна 4*1/2 = 2 м 2 . Если на стену опирается перекрытие с двух сторон, то эти две грузовые площади нужно складывать.

На рисунке показана схема дома и грузовые площади для каждой стены.

Нагрузка на стены по оси «1» и «3» одинаковая, это будет первый тип фундамента. Нагрузка на стену по оси «2» значительно больше, чем на наружные стены (во-первых, в два раза больше нагрузка от перекрытий и крыши, во-вторых, сама стена по оси «2» выше), это будет второй тип фундамента. И третий тип - нагрузка от самонесущих стен по осям «А» и «Б».

После того, как определились с количеством типов фундаментов, определим нагрузки от конструкций.

1. Нагрузка на 1 м 2 перекрытия над первым этажом.

Плиты перекрытия сборные, круглопустотные - 300 кг/м 2

Полы:

звукоизолирующая стяжка толщиной 40 мм, 20 кг/м 3

линолеум толщиной 2 мм, 1800 кг/м 3

Итого:

Нагрузки	Коэффициент
40*20/1000=0,8 15*1800/1000=27 2*1800/1000=3,6		300*1,1=330 0,8*1,3=1,04 27*1,3=35,1 3,6*1,3=4,7
Временная нагрузка для жилых помещений - 150 кг/м 2			150*1,3=195

2. Нагрузка на 1 м 2 перекрытия над вторым этажом.

Перекрытие монолитное железобетонное, толщиной 140 мм, 2500 кг/м 3

Полы:

выравнивающая стяжка толщиной 15 мм, 1800 кг/м 3

Итого:

Нагрузки	Коэффициент
140*2500/1000=350 15*1800/1000=27		350*1,1=385 27*1,3=35
		70*1,3=91

Обрешетка из сосновых досок, толщиной 50 мм, 600 кг/м 3

Ондулин - 3,5 кг/м 2

Стропильная нога сечением 5х14см, шаг стропил 1м, из соснового бруса 600 кг/м 3

Итого:

Снеговая нагрузка (для 4 района, ДБН В.1.2-2:2006, раздел 8) - 140 кг/м 2 , коэффициент «мю» = 1,25

Нагрузки	Коэффициент
50 * 6 00/1000=30 5*14*600/(1*10000)=4,2		30*1,1=3 3 4,2*1,1=4,6
	1,25	140*1,25=175

Утеплитель из пенополистирола толщиной 50 мм, 50 кг/м 3

Итого:

Нагрузки	Коэффициент
380*1800/1000=684 50*50/1000=2,5 2*40*1700/1000=136		684*1,1=752 2,5*1,1=2,75 136*1,1=150

Стена из полнотелого кирпича на тяжелом растворе толщиной 380 мм, 1800 кг/м 3

Штукатурка толщиной 40 мм - с двух сторон, 1700 кг/м 3

Итого:

Нагрузки	Коэффициент
380*1800/1000=684 2*40*1700/1000=136		684*1,1=752 136*1,1=150

Определим нагрузку на 1 погонный метр первого типа фундамента (по оси «1» и «3»).

От веса стены высотой 7,4 м

От перекрытия над первым этажом (пролетом в чистоте 3,4 м)

От перекрытия над вторым этажом (пролетом в чистоте 3,4 м)

От конструкции крыши (длина наклонного стропила 5 м)

Итого:

На перекрытие над первым этажом (пролетом в чистоте 3,4 м)

На перекрытие над вторым этажом (пролетом в чистоте 3,4 м)

Снеговая нагрузка (длина наклонного стропила 5 м)

Итого:

Нагрузки
823* 7,4 = 6090 332*3,4/2 = 565 377*3,4/2 = 641 38 *5/2 = 95 7391	905* 7,4 =6697 371*3,4/2= 631 420*3,4/2= 714 42 *5/2= 105 8147
150*3,4/2 = 255 70*3,4/2 =119 140*5/2 =350	195*3,4/2=332 91*3,4/2=155 175*5/2=438

Определим нагрузку на 1 погонный метр второго типа фундамента (по оси «2»).

От веса стены высотой 9,6 м

От двух перекрытий над первым этажом (пролетом каждого в чистоте 3,4 м)

От двух перекрытий над вторым этажом (пролетом каждого в чистоте 3,4 м)

От конструкции крыши (длина каждого наклонного стропила 5 м)

Итого:

На два перекрытия над первым этажом (пролетом каждого в чистоте 3,4 м)

На два перекрытия над вторым этажом (пролетом каждого в чистоте 3,4 м)

Снеговая нагрузка на два стропила (длина наклонного стропила 5 м)

Итого:

Нагрузки
820*9,6=7872 2*332*3,4/2 = 1130 2*377*3,4/2 =1282 2* 38 *5/2 =1 9 0 1 0474	902*9,6=8659 2*371*3,4/2=1262 2*420*3,4/2=1428 2* 42 *5/2= 210 11559
2*150*3,4/2 = 510 2*70*3,4/2 =238 2*140*5/2 =700 1448	2*195*3,4/2=664 2*91*3,4/2=310 2*175*5/2=876 1850

Определим нагрузку на 1 погонный метр третьего типа фундамента (по оси «А» и «Б»).

От веса стены высотой 9,6 м (высоту стены берем по максимуму)

Нагрузки
823*9,6=7901	905*9,6=8688

Итак, нагрузки собраны, можно приступать к расчету ленточного фундамента.

Внимание! Для удобства ответов на ваши вопросы создан новый раздел

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

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

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 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.

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 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

Таблица — Удельный вес 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

Таблица — удельная плотность материало для грунта

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 0 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 0 составляет 2,5 кг/см 2 , или 25 т/м 2 .

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

Мероприятия, предшествующие определению нагрузки на фундамент

При строительстве дома вначале закладывается фундамент, через который на грунт передаются нагрузки от всего строения. Нагрузка на фундамент определяет стабильность, надежность и долговечность всего здания, поэтому, приступая к устройству фундамента, нужно соблюсти все технологические процессы. Правильный расчет нагрузки на фундамент позволяет избежать трещин и разрушений и обеспечить равномерную осадку зданий.

В основе всех домов лежит фундамент. От качества его строительства зависит стабильность, надежность и долговечность всего здания в целом.

Перед началом строительства дома нельзя обойтись без геологических работ на месте планируемого строительства, исследования грунт. К важным показателям относится показатель глубины залегания грунтовых вод и сезонного промерзания почвы. Эти показатели меняются в зависимости от регионов строительства. В московском регионе грунт промерзает на глубину 1,6 метра, на Юге России может быть менее 1 метра.

Показатели грунта, важные для прочности фундамента

Основанием фундамента служит грунт. Самыми прочными считаются скальные породы.

Для грунта, который является основанием под строение, наиболее важны два показателя - прочность и несжимаемость.

Самые прочные - полускальные и скальные породы. Поэтому при устройстве фундамента деревянных домов котлованов не делают, а ограничиваются тем, что снимают просадочный верхний слой грунта.

Если дом закладывается в условиях непучинистых грунтов при их промерзании до 2 и более метров, следует рассчитать глубину котлована под фундамент в соответствии с расчетной глубиной промерзания почвы. Исключение - дома, которые эксплуатируются постоянно, но и при этом под фундамент роют котлован с глубиной не менее 0,5 метров.

С позиций промерзания следует учесть, что грунт бывает непучинистый и пучинистый (дисперсный).

Таблица видов грунтов и нагрузки на них.

Дисперсный грунт промерзает в морозные зимние месяцы, что вызывает деформации и изменения основания фундамента из-за нагрузок.

Поэтому основание котлована делают на уровне, который располагается ниже, чем глубина промерзания.

Если грунт непучинистый, деформация не происходит, но тем не менее можно несколько уменьшить осадку с помощью практически не сжимаемого материала (крупного строительного песка, в который вмешивается рыхлая горная порода - гравий) под основание.

Определение несущей способности грунта

Около 15-20 % затрат от строительства дома занимает обустройство фундамента.

Устройство фундамента любого дома составляет от 15 до 20% затрат на общую стоимость строительства. Причем чем глубже фундамент закладывается в грунт, тем выше стоимость проводимых строительных работ. Эта причина довольно часто заставляет большинство застройщиков поднимать подошву фундамента ближе к поверхности грунта. В таком случае необходимо правильно рассчитать возможности несущей способности грунтов. Расчет начинается после сбора и анализа информации о пористости грунта, которая обусловлена его сопротивлением и степенью влажности.

Важный показатель, который стоит брать в расчет - сейсмичность.

Одновременно возникающее давление вследствие статической нагрузки и вибрации снижает прочность грунта, вызывает псевдожидкое состояние. Расчетное сопротивление грунтов в зоне сейсмичности обычно увеличивают в 1,5 раза, что влечет за собой соответствующее увеличение площади фундамента строения.

Классификация нагрузок на фундамент здания

Схема классификации нагрузок на фундамент.

Все нагрузки условно делят на постоянные и временные.

• вес всего здания, включая массу фундамента дома;
• эксплуатационные нагрузки (вес людей, мебели, оборудования).

Временные нагрузки чаще всего возникают сезонно:

• снеговая нагрузка, определяемая углом ската кровли и регионом строительства дома;
• ветровая нагрузка, зависящая от месторасположения строения: лесная или открытая местность, городская черта.

Расчет временных нагрузок проводится с учетом района строительства.

Расчет нагрузки с учетом площади основания

Таблица значений удельного сопротивления для различных грунтов.

Главное условие - нагрузка на 1 см грунта не должна быть выше критического значения сопротивления. Расчет сопротивления производят в зависимости от вида грунта:

• для гравелистых или крупных песков он составляет от 3,5 до 4, 5 кг/см 2 ;
• для песков средней крупности - от 2,5 до 3,5 кг/см 2 ;
• твердой глинистой почвы - от 3,0 до 6,0 кг/см 2 ;
• мелких влажных песков - в пределах 2,0 - 3,0 кг/см 2 ;
• пластичной глинистой почвы - от 1,0 до 3,0 кг/см 2 ;
• мелких очень влажных песков - 2,0 -2,5 кг/см 2 ;
• гальки, гравия, щебня - от 5,0 до 6,0 кг/см 2 .

Давление на грунт под воздействием постоянных и временных нагрузок приводит к его сжатию. В результате этого начинается опускание фундамента, зачастую неравномерное, что приводит к появлению трещин и деформаций. Часто это следствие того, что было неправильно рассчитано давление нагрузок строительных конструкций.

Поэтому уже на стадии планирования строительства и калькуляции расходов нужно правильно подбирать материалы, в частности, учитывать удельный вес материалов, определяющих нагрузку.

Для бутового камня этот показатель определяется в пределах от 1600 до 1800 кг/м 3 , бутобетона и кирпича - в пределах 1800-2200 кг/м 3 , железобетона - кг/м 3 .

Таблица удельного веса стен из разных материалов.

Важно учитывать удельный вес стен, тоже определяемый материалами. Для деревянных каркасно-панельных стен удельный вес составляет от 30 до 50 кг/м 2 , для брусчатых, бревенчатых - от 70 до кг/м 2 .

При расчете чердачных перекрытий учитывают, что они могут оказывать давление в пределах 150-200 кг/м 2 . Цокольные перекрытия могут иметь различный удельный вес, в зависимости от материалов он колеблется от 100 до 300 кг/м 2 . Для железобетонных монолитных перекрытий показатель еще выше - до 500 кг/м 2 .

Допустимые деформации строений и их превышение

Таблица показателей деформации зданий и сооружений.

Допустимые деформации жилого дома учитываются заранее, когда производится расчет общей нагрузки на основание.

Осадки, деформации фундаментов - неизбежное явление, величина которого регламентируется предельными значениями деформаций Приложением 4 СНиП 2.02.01-8.

Нарушение строительных норм наряду с неравномерной осадкой дома приводит к изменению положения дома или деформациям строения.

К распространенным деформациям дома относятся:

Прогиб и выгиб, возникающие при неравномерности осадки строения. При прогибе опасной зоной считается фундамент, при выгибе самой опасной становится кровля сооружения.

Сдвиг может быть результатом существенной просадки основания с одной стороны. Самый опасный участок - стена, располагающаяся в средней зоне.

Формы деформаций сооружений.

Крен происходит у зданий достаточно большой высоты, для которых характерна высокая степень изгибной жесткости. С ростом крена возрастает опасность разрушения здания.

Перекос возникает как следствие неравномерной осадки дома, которая приходится на определенный участок длинной стороны здания.

Горизонтальное смещение возникает, как правило, в районе фундамента или стен подвала чрезмерной горизонтальной загруженности.

При правильном расчете допустимых деформаций основания для гражданских многоэтажных и одноэтажных зданий максимальная осадка оснований должна находиться в пределах 8-12 см в зависимости от материалов каркаса.

Причины и способы устранения неравномерных осадок оснований

Схема причин деформации зданий.

Сложная деформация сооружения может наступить вследствие следующих причин:

• нарушение систем отопления, канализации, в том числе ливневой, водоснабжения, вызывающее вымывание грунта из-под основания дома;
• неоднородное основание, представленное пластами разной толщины или плотности;
• наличие подземных выработок;
• изменение уровня производственных или грунтовых подземных вод;
• повышение пористости грунта из-за перемещения его частиц при подмывании водяными потоками;
• избыточное увлажнение какой-либо части основания;
• излишнее удаление грунта при устройстве фундамента (выравнивающая подсыпка, заменяющая его, имеет более низкую прочность);
• наличие неравномерной нагрузки на основание;
• постройка отдельных частей здания в разные периоды времени;
• наличие в основании материалов, которые поддаются гниению (древесина, корни деревьев);
• уплотнение грунта, связанное с возрастанием веса в течение процесса эксплуатации дома;

Не допустить неравномерные осадки возможно с помощью следующих изменений:

• придать дому, отдельным частям строительный подъем, соответствующий величине возможной осадки;
• увеличить изгибную жесткость короткого дома, а также уменьшить изгибную жесткость длинного дома;
• построить компенсирующий фундамент;
• провести горизонтальное армирование всех стен;
• при проектировании дома следует предусмотреть необходимость равномерной передачи всей нагрузки здания на основание;
• устроить осадочные и деформационные швы;
• проводить профилактику систем канализации, водоснабжения, а также осуществляющих отвод дождевой воды.

Принятые меры позволят увеличить прочность и долговечность дома.

Технологические особенности столбчатого фундамента

Столбчатый фундамент устраивается по принципу свайного. Столбчатый фундамент придает всему каркасу устойчивость и повышает способность противостоять разрушительным воздействиям.

Схема устройства столбчатого фундамента.

Главная особенность конструкции - установка системы столбов в точках строения, которые наиболее подвержены нагрузке, например, в его углах, местах соединения стеновых панелей. Это позволяет стабилизировать все здание.

Располагают столбы в местах, требующих особого внимания из-за возможных проблем с устойчивостью и безопасностью конструкции. При расчете фундамента столбчатого типа включается установка ростверка - армированного пояса и элементов монтажа (обвязочных балок и рандбалок). Благодаря ростверку предотвращается смещение фундамента в горизонтальной плоскости, давление равномерно распределяется по системе столбов.

В качестве материала для столбчатого фундамента чаще всего используют монолитный железобетон.

Пример расчета нагрузок на столбчатый фундамент

При определении несущей способности фундамента учитываются следующие показатели:

• периметр стен - 12,0х6,0 м;
• два этажа;
• стены из газоблоков плотностью D600 и толщиной 40 см;
• полы на 1-ом этаже по грунту, насыпные;
• перекрытие между этажами - железобетонные плиты;
• крыша черепичная, скатная (угол 45°), по деревянным лагам;
• грунт - пластичная глина;
• сечение верхней части столба - 40х40 сантиметров;
• сечение нижней части (подошвы) столба - 80х80 сантиметров;
• промежуток между двумя столбами - 2,0 м.

Чтобы конструкция фундамента противостояла морозному пучению, ей придают наружную наклонную поверхность. В верхней части фундамент будет шириной 0,4 метра, а к подошве расширяется до 0,5 метров.

При расчете общей нагрузки на 1 м длины подошвы фундамента учитывают нормативную нагрузку от снега, перекрытий, стен дома, кровли и строительного материала.

Если допустить, что общая нагрузка составила 4380 кгс, следует умножить ее на 2 метра (расстояние между устанавливаемыми столбами), получится 8760 кгс. К полученному результату следует добавить массу одного столба.

Столбчатый фундамент будут иметь объем для данной конструкции 0,25 м 3 . По таблице определяется плотность для железобетона - 2500 кг/м 3 . Вес фундамента будет равен 625 кгс (0,25 м 3 х2500 кг/м 3).

Опорная поверхность каждого из столбов - 80 см х 80 см = 6400 см 2 . Зная показатель, определяющий несущую способность грунта (в нашем случае - 1,5 гкс/ м 2) , можно рассчитать предельные нагрузки всего фундамента на нижележащий грунт: 6400 см 2 х 1,5 гкс/ м 2 = 9600 кгс. Этот показатель больше 9385 кгс - расчетных нагрузок, поэтому рассчитанный столбчатый фундамент будет надежной опорой всей конструкции дома.

Расчет нагрузки на фундамент: показатели грунта, удельный вес материалов

При расчете нагрузки на фундамент учитывают показатели грунта и свойства материалов. Нужно правильно подбирать материалы, вести расчет нагрузки с учетом площади основания.