Как правильно рассчитать нагрузку на фундамент

Описание и порядок расчета нагрузки на фундамент

При сборе нагрузок на фундамент (общем и обязательном этапе расчет вне зависимости от типа основания) последовательно определяются и суммируются:

  • Постоянная нагрузка от стен – в простейшем приближении высота стен (включая внутренние) умножается на их длину и толщину. Далее полученная величина умножается на удельный вес основного материала, взятого из таблиц или технического паспорта. Минимальную нагрузку (от 300 кгс/м3) имеют каркасные стены, низкую (≈600 кгс/м3) – газобетон или дерево, высокую (1200) – шлакоблок и пустотелая керамика, максимальную (1800) конструкции из полнотелого кирпича или камня. Размером окон при простых расчетах как правило пренебрегают, вес утеплителя или фасадных систем, наоборот, следует учесть.
  • Нагрузка от пола и перекрытий. В расчет принимаются любые опирающиеся на стены конструкции, включая полы первого этажа, перекрытия между этажами, жилой мансардой или чердаком. Их площадь обычно совпадает с размерами дома, для получения нагрузки объем перекрытий умножается на их удельный вес (100-200 кгс/м3 для деревянных разновидностей с разной плотностью, 200-300 – цокольные утепленные полы из дерева, 500 – стандартные ж/б конструкции).
  • Кровельная нагрузка, определяемая исходя из веса материала и типа конструкции крыши. Эту величину стоит рассчитывать с помощью онлайн-калькуляторов, определить точную площадь проекционных линий и длину опорных участков при сложной конфигурации кровли могут только специалисты. При отсутствии такой возможности площадь кровли просто умножают на удельных вес ее материала (20-30 кгс/м2 у всех кровель из облегченной стали, 40-50 – шифера, 30-50 – рубероида и мягкой кровли, 60-80 – керамической или композитной черепицы).
  • Снеговая нагрузка на крышу дома – усредненная табличная величина, выбираемая с учетом региона проживания и умножаемая на опорную площадь кровли. Последняя получается путем деления всей площади кровли на площадь опорных скатов. Проще всего снеговая нагрузка высчитывается для плоских кровель – вес снежного покрова на горизонтальной плоскости (от 80 до 560 кг/м2) просто умножается на их площадь.
  • Другие временные нагрузки (ветровая, сейсмическая, вес печей, мебели и проживающих людей). При упрощенном варианте эксплуатационная нагрузка на перекрытия в жилых этажах принимается равной 195 кг/м2.

Подробный перечень правил и рекомендаций при расчете нагрузок на основания приведен с СП 20.13330 (замена действующего, но частично устаревшего СНиП 2.01.07-85).

Ветровой нагрузкой при упрощенном общем сборе пренебрегают за исключением расчета домов с высокой парусностью (а именно – при расчете легких каркасников на высоких свайных фундаментах в регионах с сильными ветрами).

Дальнейшие действия зависят от типа фундамента. При необходимости определения минимальной площади основания (актуальной при заложении ленты или расчете сечения опор с ростверком) стоит использовать формулу:

S>(Yн×F)/Yc×R0),

  • Где S – оптимальная площадь основания, м2
  • F – общая нагрузка на основание (к весу дома и дополнительным нагрузкам добавляется вес самого фундамента).
  • Yн – коэффициент надежности, 1,1-1,3
  • Yc- коэффициент условий работы, зависящий от типа грунта, длины и жесткости здания.

Для определения веса фундамента нужно знать удельный вес его материала основы (2500 кг/м3 для любых армированных конструкций из бетона), глубину заложения (выбирается исходя из условий на участке), высоту поднятия над нулевой отметкой (в пределах 10-30 см) и ширину (не менее толщины стен с учетом толщины фасадных систем с утеплителем или без него).

Сбор нагрузок

Сбор нагрузок осуществляется суммированием их каждого вида (постоянные, длительные, кратковременные) с умножением на грузовую площадь. При этом учитываются коэффициенты надежности по нагрузке.

Значения коэффициентов надежности по нагрузке согласно СП 20.13330.2011.

Нормативные значения полезных нагрузок в зависимости от назначения помещения согласно СП 20.13330.2011.

К постоянным нагрузкам относят собственный вес конструкций. К длительным – вес не несущих перегородок (применительно к частному строительству). Кратковременными нагрузками является мебель, люди, снег. Ветровыми нагрузками можно пренебречь, если речь не идет о строительстве высокого дома с узкими габаритами в плане. Разделение нагрузок на постоянные/временные необходимо для работы с сочетаниями, которыми для простых частных строений можно пренебречь, суммируя все нагрузки без понижающих коэффициентов сочетания.

По своей сути сбор нагрузок представляет собой ряд арифметических действий. Габариты конструкций умножаются на объемный вес (плотность), коэффициент надежности по нагрузке. Равномерно распределенные нагрузки (полезная, снеговая, вес горизонтальных конструкций) формируют опорные реакции на нижележащих конструкциях пропорционально грузовой площади.

Сбор нагрузок разберем на примере частного дома 10х10, один этаж с мансардой, стены из газоблока D400 толщиной 400мм, кровля симметричная двускатная, перекрытие из сборных железобетонных плит.

Схема грузовых площадей для несущих стен в уровне перекрытия первого этажа (в плане.

Схема грузовых площадей для несущих стен в уровне кровли (в разрезе.

Некоторую сложность представляет собой сбор снеговой нагрузки. Даже для простой кровли согласно СП 20.13330.2011 следует рассматривать три варианта загружения:

Схема снеговых нагрузок на кровлю.

Вариант 1 рассматривает равномерное выпадение снега, вариант 2 – не симметричное, вариант 3 – образование снегового мешка. Для упрощения расчёта и для формирования некоторого запаса несущей способности фундаментов (особенно он необходим для примерного расчёта) можно принять максимальный коэффициент 1,4 для всей кровли.

Конечным результатом для сбора нагрузок на ленточный фундамент должна быть линейно распределенная (погонная вдоль стен) нагрузка, действующая в уровне подошвы фундамента на грунт.

Таблица сбора равномерно распределенных нагрузок

Наименование нагрузкиНормативное значение, кг/м2Коэффициент надежности по нагрузкеРасчётное значение нагрузки, кг/м2
Собственный вес плит перекрытия2751,05290
Собственный вес напольного покрытия1001,2120
Собственный вес гипсокартонных перегородок501,365
Полезная нагрузка2001,2240
Собственный вес стропил и кровли1501,1165
Снеговая нагрузка100*1,4 (мешок)1,4196

Всего: 1076 кг/м2

Нормативное значение снеговой нагрузки зависит от региона строительства. Его можно определить по приложению «Ж» СП 20.13330.2011. Собственные веса кровли, стропил, напольного перекрытия и перегородок взяты ориентировочно, для примера. Эти значения должны определяться непосредственным вычислением веса того или иного конструктива, или приближенным определением по справочной литературе (или в любой поисковой системе по запросу «собственный вес ххх», где ххх – наименование материала/конструкции).

Рассмотрим стену по оси «Б». Ширина грузовой площади составляет 5200мм, то есть 5,2м. Умножаем 1076кг/м2*5,2м=5595кг/м.

Но это ещё не вся нагрузка. Нужно добавить собственный вес стены (надземной и подземной части), подошвы фундамента (ориентировочно можно принять её ширину 60см) и вес грунта на обрезах фундамента.

Для примера возьмем высоту подземной части стены из бетона в 1м, толщина 0,4м. Объемный вес неармированного бетона 2400кг/м3, коэффициент надежности по нагрузке 1,1: 0,4м*2400кг/м3*1м*1,1=1056кг/м.

Верхнюю часть стены примем в примере равной 2,7м из газобетона D400 (400кг/м3) той же толщины: 0,4м*400кг/м3*2,7м*1,1=475кг/м.

Ширина подошвы условно принята 600мм, за вычетом стены в 400мм получаем свесы общей суммой 200мм. Плотность грунта обратной засыпки принимается равной 1650кг/м3 при коэффициенте 1,15 (высота толща определится как 1м подземной части стены минус толщина конструкции пола первого этажа, пусть будет в итоге 0,8м): 0,2м**1650кг/м3*0,8м*1,15=304кг/м.

Осталось определить вес самой подошвы при её обычной высоте (толщине) в 300мм и весе армированного бетона 2500кг/м3: 0,3м*0,6м*2500кг/м3*1,1=495кг/м.

Суммируем все эти нагрузки: 5595+1056+475+304+495=7925кг/м.

Более подробная информация о нагрузках, коэффициентах и других тонкостях изложена в СП 20.13330.2011.

Расчет площади подошвы фундамента

Важное место в проектировании основания для будущей постройки занимает расчет площади подошвы фундамента. Данный этап работы проводится по формуле, представленной на рисунке ниже. Полученное в результате вычислений значение – примерная общая площадь подошвы фундамента, необходимая для того, чтобы буквально под нагрузкой не продавить грунт

Если речь идет о строительстве самого дорогостоящего – плитного монолитного фундамента (в статье расчет арматуры на фундамент вы оцените, насколько «экономично» данное решение), то можно и вовсе избежать этих расчетов, ведь достаточно залить плиту под всей площадью дома, а такой подошвы с избытком хватит для предупреждения всех сюрпризов, которые преподносит грунт

Полученное в результате вычислений значение – примерная общая площадь подошвы фундамента, необходимая для того, чтобы буквально под нагрузкой не продавить грунт. Если речь идет о строительстве самого дорогостоящего – плитного монолитного фундамента (в статье расчет арматуры на фундамент вы оцените, насколько «экономично» данное решение), то можно и вовсе избежать этих расчетов, ведь достаточно залить плиту под всей площадью дома, а такой подошвы с избытком хватит для предупреждения всех сюрпризов, которые преподносит грунт.

Каждый тип грунта, в зависимости от глубины заложения, плотности и пористости, обладает своими показателями сопротивления нагрузкам. Само собой разумеется, что пласты почвы на большой глубине в результате естественной прессовки отличаются большими значениями сопротивления. Так, если вы планируете строить фундамент на глубину меньше 1,5 м, то расчетное сопротивление грунта примет несколько иное значение. В этом случае оно будет рассчитываться по формуле: R=0,005R0(100+h/3), где R0 – табличное значение расчетного сопротивления, h – глубина фундамента относительно нулевой отметки, см. В свою очередь, многое зависит от грунтовых вод, ведь повышенная влажность грунта уменьшает его сопротивление нагрузке.

Естественно, что при самостоятельном расчете фундамента под дом придется повозиться над вычислением нагрузки от возводимой конструкции, которая будет оказываться на пласты грунта под подошвой фундамента. Сюда включается:

  • суммарная нагрузка от сооружения, в том числе и примерная – от фундамента (используются данные таблицы, представленной на рисунке ниже);
  • нагрузка от объектов, которые будут размещены в постройке (камины, мебель, люди);
  • вес сезонных нагрузок от снежного покрова. Для средней полосы принимается равным 100 кг на кв. м кровли, для южной – 50 кг, для северной – 190 кг.

Полученное в результате вычислений значение площади подошвы фундамента используется при составлении проекта фундамента: выборе ширины ленты (для ленточного монолитного основания) или площади опоры (для столбчатого, свайного типов фундаментов). Рассмотрим конкретный пример расчета фундамента для каменного дома 6 ? 8 м. О том, как подбирается арматура для фундамента, пойдет речь уже в отдельной статье.

Пример расчета фундамента

Предположим, что мы строим двухэтажный каменный дом 6 ? 8 м, проект которого предусматривает в том числе одну внутреннюю несущую стену. Масса дома с учетом всех нагрузок получилась равной 160 000 кг. Грунт – влажная глина (расчетное сопротивление – 6 кг/см2). Коэффициент условий – 1. Коэффициент надежности – 1,2. Подставляем все значения в формулу расчета площади подошвы фундамента:

S = 1,2 ? 160000 / (1 ? 6) = 32 000 см2 = 3,2 м2

Для ленточного фундамента: при общей длине ленты примерно (6+8) ? 2 + 6 (внутренняя стена) = 34 м минимальная ширина ленты составит 3,2 / 34 = 0,1 м. Это минимальное значение!

Если рассматривать фундамент для легкого деревянного дома при условии, что минимальная площадь подошвы получилась равной 1 м2, то для возведения свайного фундамента (площадь основания каждой сваи принимается равным 0,07 м2, при условии, что нижняя часть сваи в диаметре – 0,3 м) потребуется:

1 / 0,07 = 15 свай

1.2 Определение производных и классификационных характеристик грунтов

Определение производных и классификационных характеристик грунтов производится в соответствии с рекомендациями ГОСТ {1}. При определении данных характеристик в расчетах принимают участие основные физические показатели грунтов, приведенные в задании (см. табл. 2)

1.) Плотность сухого грунта:

1) для верхнего слоя: г/см3;

2) для среднего слоя: г/см3;

3) для нижнего слоя: г/см3.

2.) Пористость грунта:

1) для верхнего слоя: ;

2) для среднего слоя: ;

3) для нижнего слоя: .

3.) Коэффициент пористости грунта:

1) для верхнего слоя:;

2) для среднего слоя: ;

3) для нижнего слоя: .

4.) Коэффициент пористости грунта при влажности на границе текучести ():

1) для верхнего слоя: ;

2) для среднего слоя: .

5.) Степень влажности — степень насыщенности под водой: ;

1) для верхнего слоя: ;

2) для среднего слоя:;

3) для нижнего слоя: .

6.) Число пластичности: ,;

1) для верхнего слоя: ;

2) для среднего слоя: .

7.) Показатель текучести: ,

1) для верхнего слоя: ;

2) для среднего слоя: .

8.) Показатель JSS: ;

1) для верхнего слоя: ;

2) для среднего слоя: .

9.) Удельный вес грунта в природном состоянии:

где — ускорение свободного падения на земле;

1) для верхнего слоя: ;

2) для среднего слоя: ;

3) для нижнего слоя: .

10.) Удельный вес частиц грунта: ;

1) для верхнего слоя: ;

2) для среднего слоя: ;

3) для нижнего слоя: .

11.) Удельный вес сухого грунта: ;

1) для верхнего слоя: ;

2) для среднего слоя: ;

3) для нижнего слоя: .

12.) Удельный вес грунта в насыщенном водой состоянии: ,

где — удельный вес воды;

1) для среднего слоя: .

13.) Удельный вес грунта во взвешенном водой состоянии: ,

1) для нижнего слоя: .

14.) Степень неоднородности песков: ,

где d60, d10 — диаметры частиц, мм, меньше которых в грунте содержится соответственно 60 и 10% (по массе) частиц.

1) для нижнего слоя: .

15.) Высота капиллярного поднятия воды: ;

1) для нижнего слоя: .

Данные для построения кривых гранулометрического состава

Таблица 1.1

Диаметр частиц, мм

Диаметр частиц , мм

lg d

Содержание частиц данного диаметра,%

Суммарное содержание частиц диаметром менее данного, %

1-й слой I 2-й слой I 3-й слой

1-й слой

2-й слой

3-й слой

0,005

5

0,70

7,0

20,0

24,9

33,1

9,7

5,0

0,3

2,0

25,0

25,0

32,0

8,0

7,0

0,9

0,1

0,6

1,0

0,9

2,5

39,0

29,00

23,0

2,8

1,2

7,0

2,0

0,6

0,01

10

1,00

27,0

27,0

1,6

0,05

50

1,70

51,9

52,0

2,5

0,10

100

2,00

85,0

84,0

5,0

0,25

250

2,40

94,7

92,0

44,0

0,50

500

2,70

99,7

99,0

73,0

1,00

1000

3,00

100,0

99,9

96,0

2,00

2000

3,30

100,0

98,8

100,0

Процентное содержание частиц

%

Глинистые частицы

Пылеватые частицы

Песчаные частицы

Гравийные

пылев.

мелкие

средней крупности

крупные

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

Lg d

0,00

0,30

0,48

0,60

0,70

0,79

0,84

0,90

0,95

1,00

1,3

1,48

1,60

1,70

1,79

1,84

1,90

1,95

2,00

2,30

2,48

2,60

2,70

2,79

2,84

2,90

2,95

3,00

3,30

3,48

d, мк

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

20

30

40

50

60

70

80

90

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

2000

3000

d, мм

0,001

0,002

0,003

0,004

0,005

0,006

0,007

0,008

0,009

0,010

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0,10

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

2,0

3,0

Интегральная кривая гранулометрического состава грунта

Таблица 1.2

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.

Справочная таблица для определения глубины заложения фундамента

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 усилий от количества покрытий дома

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.

Снеговые нагрузки

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.

Таблица допустимых значений балок перекрытий

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 м2 грунта. Суммарные усилия определяют путем сложения результатов всех предыдущих вычислений.

Сравнение и анализ полученных результатов.

Нагрузка на фундамент разных конструкций

От чего зависит?

Нагрузка на фундамент – это сочетание ряда факторов.

К ним относится:

  • то, в каком регионе будет осуществляться строительство;
  • каков грунт на выбранном участке;
  • насколько глубоко залегают грунтовые воды;
  • из каких материалов будут выполняться элементы;
  • какова планировка будущего здания, сколько в нем будет этажей, какая будет кровля.

Важно правильно определить почву на участке будущего строительства, поскольку она оказывает непосредственное влияние на долговечность фундамента, на то, какому типу опорной конструкции лучше отдать предпочтение и на глубину закладки. Например, если на месте стройки глинистая, суглинистая почва или супесь, то фундамент нужно будет укладывать на ту глубину, на которую промерзает почва зимой. Если же грунт крупноблочный или песчаный – это делать необязательно

Если же грунт крупноблочный или песчаный – это делать необязательно.

Правильно определить тип почвы можно при помощи СП «Нагрузки и воздействия» – документ, который необходим при расчете веса строения. В нем содержится подробная информация о том, какие нагрузки испытывает фундамент и каким образом их определять. Карты в СНиП «Строительная климатология» также помогут определить тип грунта. Несмотря на то, что данный документ отменен, он может быть очень полезен в частном строительстве как материал для ознакомления.

Помимо глубины, важно правильно определить необходимую ширину опорной конструкции. Она зависит от типа фундамента. Ширина ленточного и столбчатого фундаментов определяется исходя из ширины стен

Опорная часть плитного фундамента должна выходить за наружные границы стен на десять сантиметров. Если фундамент свайный – сечение определяется при помощи расчета, а его верхнюю часть – ростверк – подбирают исходя из того, какая нагрузка будет оказываться на фундамент и какая планируется толщина стен

Ширина ленточного и столбчатого фундаментов определяется исходя из ширины стен. Опорная часть плитного фундамента должна выходить за наружные границы стен на десять сантиметров. Если фундамент свайный – сечение определяется при помощи расчета, а его верхнюю часть – ростверк – подбирают исходя из того, какая нагрузка будет оказываться на фундамент и какая планируется толщина стен.

Кроме того, необходимо учесть и собственный вес опорной конструкции, расчет которого производится с учетом глубины промерзания, уровня залегания грунтовых вод и наличия или отсутствия подвала.

Если подвал не предусмотрен, подошва фундамента должна располагаться не меньше чем на 50 сантиметров выше грунтовых вод. Если же предполагается наличие подвала – основание должно располагаться на 30-50 сантиметров ниже пола.

Также немаловажное значение имеют динамические нагрузки. Это подгруппа временных нагрузок, которые оказывают на фундамент мгновенное или периодическое воздействие. Всевозможные машины, двигатели, молоты (например, штамповочные) – примеры динамических нагрузок

Они оказывают довольное сложное воздействие как на саму опорную конструкцию, так и на почву под ней. Если предполагается, что фундамент будет испытывать подобные нагрузки, их нужно особо учесть при расчете

Всевозможные машины, двигатели, молоты (например, штамповочные) – примеры динамических нагрузок. Они оказывают довольное сложное воздействие как на саму опорную конструкцию, так и на почву под ней. Если предполагается, что фундамент будет испытывать подобные нагрузки, их нужно особо учесть при расчете.

■““’M’—г)(*^ + т);

a^= l,6 jl—-j-) (*, +

где *i= =-■ ■

*1 «1

Значения коэффициентов ai и а2 в зависимости от

ki— — принимаются по табл. 1. h%

Таблица 1 Значения коэффициентов ai и а2
При определении величины Р предполагается, что пирамида продавливания ограничивается боковыми сторонами, проходящими от наружных граней колонн до ближайших граней свай, при этом наклон граней принимается при С\ ^>Н\ ИЛИ С2>Й1 под углом <�р=45° (рис. 1); при Ci<0,3Ai или c2<0,3fti под углом, соответствующим ci=0,3/ti или c2=0,3Ai. В соответствии с этим

коэффициенты k{ и k2 при — > 1 и — >1 принимаются

hx hi

равными 1, а Ci и с2 — равными hx\ при <0,3 и

hi

6

<0,3 принимаются: £i=0,3 и &2*=0,3, а С\ и с2 —рав-ными 0,3й|.

При квадратной колонне центрально нагруженных ростверков при Ci=c2 формула (2) будет иметь следующий вид:

Р < 2 а* (йк Ч* Cj) h\ • (3)

2.3. Расчет на продавливание внецентренно нагру

женных ростверков под колонны прямоугольного сечения производится по тем же формулам, что и расчет на продавливание центрально нагруженных ростверков, но при этом расчетная величина (продавливающей силы принимается: Р=22Рф,*, где ЕРф,<�—сумма реакций

всех свай, расположенных с одной стороны от оси колонны в наиболее нагруженной части ростверка за вычетом реакций свай, расположенных в зоне пирамиды продавливания с этой же стороны от оси колонны.

При моментах, действующих в двух направлениях, величина ЕРфд определяется в каждом направлении отдельно; в расчете принимается большая из этих величин.

Примечание. При стаканном сопряжении сборной колонны с ростверком и эксцентрицитете в >0,5 ак допускается величину 2Рф,< определять» принимая величину момента М=0,5 dKN\ ери этом высота ростверка определяется из расчета на продавливание по периметру колонны. При полном моменте M=eN и соответствующей ему -сумме реакций 2Рф,< высота ростверка должна, кроме того, проверяться на продавливание по наружному периметру «-стакана».

2.4. При сборных железобетонных двухветвевых колоннах, имеющих общий стакан, высота ростверка на продавливание колонной рассчитывается как при колонне сплошного прямоугольного сечения по общему периметру колонны (рис. 2).

2.5. При многорядном расположении свай (рис. 3) помимо расчета ростверка на продавливание колонной по пирамиде продавливания, боковые стороны которой проходят от наружных граней колонны до ближайших граней свай, должна быть проведена проверка на продавливание ростверка колонной в предположении, что продавливание происходит по поверхности пирамиды, две или все четыре боковые стороны которой наклонены под углом 45°.

7

2.6. При стаканном сопряжении колонны с ростверком в тех случаях, когда стенки стакана имеют боль-

2* Зак. 64g

Рис. I. Схема образования пи- Рис. 2. Схема образования пирамиды <�прода(вли1ва1ния под рамиды продавливая ия под сборной железобетонной колон- сборной железобетонной двух-ной прямоугольного сечения ветвевой колонной

шие толщины, например в плитных ростверках (рис. 4), можно производить расчет ростверка на продавли-вание колонной, принимая h\ от верха ростверка, при условии соблюдения требования

Р< 2pF6Rp, (4)

где р,=0,8—0,0025сгоб)«; <�т0бж= кг/см?-,

йк «к

Р — расчетная продавливающая сила, равная сумме реакций всех свай, подсчитанных от нормальной силы, действующей в сечении колонны у обреза ростверка;

Гб—(наименьшая площадь вертикального сечения бетона ростверка по оси колонны за вычетом стакана и площади трапеции, расположенной под стаканом с наклоненными под углом 45° сторонами (на рис. 4 площадь трапеции показана пунктирными линиями). При определении величины Гб высота ростверка должна приниматься не более 2hK (в расчет принимаются ступени, в которые заглублена колонна);

8

п Г L_t _„L,

Г’4′,

Ч п п г-i сз

-5

1

гп 1 г

1__1 | L

n т t га

Г»1

i
‘ТЗ Yr*-

ТТ Л-1-Н hJ • п

UJ

й.
1 ‘
/’! VV-/

Лу/ \ \

г -1— I—
щ ф.

йа|

м

Рис. 3. Схема образования пирамид продавли-вания под сборной железобетонной колонной при многорядном расположении свай за наружными гранями колонны

л*

Рис. 4. Схема свайного фундамента с плитным ростверком
Рис. 5. Схема иродавли вания ростверка угловой ■стаей

9

Ак —глубина заделки колонны в стакан ростверка; dK — размер сечения колонны в плоскости, соответствующей площади /V,

Rp— расчетное сопротивление бетона растяжению для железобетонных конструкций.

Расчет ростверка на продавливание угловой сваей

2.7. Расчет ростверка на .продавливание угловой сваей производится из условия

Подход к проведению расчета

Выполняя расчет нагрузки на плиту фундамента, ленточные или свайные конструкции, лучше доверить эту работу профессионалу. Если владельцы участка желают сэкономить и выполнить все работы самостоятельно, следует учесть один нюанс: без наличия специальных программ и достаточного опыта в проведении подобных расчетов можно допустить ошибки. Непрофессионал не сможет оценить все факторы, важные при создании фундамента. Поэтому полученный результат будет приблизительным.

Однако для тех, кто хочет выполнить строительные работы самостоятельно, существует определенная методика расчетов. Она предполагает получения в ходе определения совокупной нагрузки приблизительного результата. Эту сумму нужно будет умножить на соответствующий «коэффициент приблизительности». Этой методикой пользуются многие непрофессиональные застройщики.

Как расчитать общий вес будущего дома

Процесс это достаточно длительный и ответственный. Заметим сразу, что точный вес до килограмма определить невозможно, так как он будет колебаться на 1500-2000 кг даже в зависимости от влажности воздуха, не говоря уже об осадках, удельном весе некоторых материалов. Но примерную тяжесть всей  конструкции рассчитывают исходя из нескольких показателей, таких как:

  • вес одного квадратного метра крыши в зависимости от ее типа, наличия утеплителя, разновидности кровельного покрытия;
  • цоколь, наличие армирования, дополнительной отделки;
  • потолок с отделочными материалами, утеплителями, другими компонентами;
  • наличие лестничных конструкций, которые опираются непосредственно на фундамент;
  • полы, напольные покрытия, перемычки, которые лежат на основании;
  • почва, находящаяся выше уровня цоколя (это высчитывается только в некоторых случаях при конструировании сложных строений);
  • расчет возможного порыва ветра, а также осадков, особенно зимой.

Все эти пункты являются очень важными, их нельзя опускать при создании проекта будущего фундамента, так как ошибка может стать причиной образования трещины или даже разрушения всей конструкции. Рассмотрим подробнее нагрузки, которые оказываются на основание дома.

  1. Удельный вес одного квадратного метра стены. Для облегчения расчетов можно использовать стандартный вес для самых ходовых строений. Например, 1м2 каркасной стены толщиной в 15 сантиметров (наиболее ходовые размеры) будет весить от 45 до 55 килограмм, в зависимости от качества материала, его влажности, других показателей. Стена из соснового бруса будет намного тяжелее, здесь необходимо рассчитывать на 85-105 кг, то же в зависимости от погодных условий, материала. Если речь идет об обычном кирпичном доме, у которого стена 20 сантиметров, сделана из силикатного кирпича, то меньше чем на 280 кг рассчитывать не стоит, если брать максимально – 340 килограмм. Самым тяжелым материалом является железобетонная конструкция. 1 квадратный метр стены в 15 сантиметров будет весить 380-420 килограмм. Выполняя расчет нагрузки на фундамент, нужно брать максимальное значение, чтобы был всегда запас прочности.
  2. Расчет массы перекрытия. Несмотря на то, что потолок кажется достаточно легким, состоит в основном из дерева (или тонкого слоя бетона), утеплителя, его вес иногда бывает намного больше стен. К примеру, 1 квадратный метр чердачного перекрытия с деревянными балками и утеплительным материалом плотностью около 220 кг/м2 будет весить около 120 кг, а вот точно такое же перекрытие, только цокольное будет иметь массу не более 170 кг. Наиболее увесистым будет железобетон – 500 кг. То есть, при расчете нагрузки на основание сооружения обязательно учитывать эту особенность.
  3. Кровля. Она также может оказывать неслабое давление, даже самая легкая листовая сталь дает нагрузку в 35 кг/1 квадратный метр. Наиболее увесистой является гончарная черепица (85 кг).

Это самые важные показатели, которые берутся при расчете общей массы, которая будет давить на цоколь помещения. Но они далеко не последние. Кроме них есть еще субъективные факторы нагрузки, которые нужно брать для расчета предельно допустимого давления. Рассмотрим их подробнее.

  1. Снежная масса. Здесь берется коэффициент в зависимости от географического положения данного строения. Для умеренной климатической зоны в России принято добавлять 120 кг/м2 кровли, а вот в северных регионах не менее как 190 кг/м2. Конечно же, лучше брать с запасом.
  2. Ветер. Он давит не сильно, но тонны 4-5 на дом общей площадью в 60 квадратов добавить нужно, причем это далеко не предел. На 1 метр  может добавляться до 45 килограмм, при угле ската в 45 градусов и ветре 25 м/с. Если угол больше, ветер сильнее, нагрузка на фундамент может вырастать до 65 кг.
  3. Относительная влажность. Это незначительный фактор, но учитывать его надо. При нахождении кирпичного сооружения в среде с влажностью 65 и 90% разница может составлять около 2 тонн на стандартном строении в 65 квадратов.

Сбор нагрузок на фундаменты, пример которых мы рассмотрели, является полным, но к нему нужно добавить 20% на возможные погрешности или особенности климатической зоны. Тогда можно считать процесс подсчета наземной части завершенным.

Определяем несущую способность грунта

Тип почвыНесущая способность (расчетное сопротивление)Тип почвыНесущая способность (расчетное сопротивление
СупесьОт 2 до 3 кгс/см2Щебенистая почва с пылевато-песчаным заполнителем6 кгс/см2
Плотная глинаОт 4 до 3 кгс/см2Щебенистая почва с заполнителем из глиныОт 4 до 4.5 кгс/см2
Среднеплотная глинаОт 3 до 5 кгс/см2Гравийная почва с песчаным заполнителем5 кгс/см2
Влагонасыщенная глинаОт 1 до 2 кгс/см2Гравийная почва с заполнителем из глиныОт 3.6 до 6 кгс/см2
Пластичная глинаОт 2 до 3 кгс/см2Крупный песокСреднеплотный – 5, высокоплотный – 6 кгс/см2
СуглинокОт 1.9 до 3 кгс/см2Средний песокСреднеплотный – 4, высокоплотный – 5 кгс/см2
Насыпной уплотненный грунт (песок, супеси, глина, суглинок, зола)От 1.5 до 1.9 кгс/см2Мелкий песокСреднеплотный – 3, высокоплотный – кгс/см2
Сухая пылеватая почваСреднеплотная – 2.5, высокоплотная – 3 кгс/см2Водонасыщенный песокСреднеплотный  – 2, высокоплотный – 3 кгс/см2
Влажная пылеватая почваСреднеплотная – 1.5, высокоплотная 2 кгс/см2Водонасыщенная пылеватая почваСреднеплотная – 1, высокоплотная – 1.5 кгс/см2

Таблица 1: Расчетное сопротивление разных видов грунтов

Важно! Для последующих расчетов необходимо брать минимальный показатель несущей способности почвы, в таком случае вы обеспечите запас дополнительного сопротивления грунта весу здания

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий