Полезная нагрузка на пол подвала
Обновлено: 07.05.2024
Стены здания кирпичные, высота этажа 3,0 м, высота подвала 2,8 м, покрытие здания плоское совмещённое с внутренним водоотводом.
Общие данные о конструктивной системе здания:
-Наружные стены здания многослойные утеплённые: внутренняя верста толщиной 250 мм из полнотелого керамического кирпича; наружная верста в ½ силикатного кирпича; утепление стен выполнено слоем минеральной ваты h=120 мм; толщина стены 540 мм, сопряжение наружной и внутренней версты выполнено вертикальными диафрагмами; отделка внутренней поверхности -мокрая штукатурка; сечение парапета (hxb) = 800х380 мм из силикатного кирпича; вес 1м 2 наружной стены qn=813кг/м 2 (8,13 кН/м 2 ); вес 1 м 2 парапета qn=780 кг/м 2 (7,8 кН/м 2 ), вес 1 м 2 цоколя из фундаментных блоков: qn=1170 кг/м 2 (11,7 кН/м 2 ).
-Внутренняя стена выполнена из полнотелого керамического кирпича толщиной 380 мм с оштукатуриванием поверхностей, вес 1 м 2 стены qn=786 кг/м 2 (7,86 кН/м 2 ); в подвале под внутренней стеной выполнена фундаментная стенка из бетонных блоков, вес 1 м 2 qn=915 кг/м 2 (9,15кН/м 2 ).
-Перекрытия выполнены из сборных плит с круглыми пустотами, вес 1 м 2 qn=300 кг/м 2 (3 кН/м 2 ). Полы по перекрытиям выполнены утепленные по растворной стяжке с покрытием из ламината в помещениях и керамогранита в коридоре, вес 1 м 2 пола соответственно qn=104 кг/м 2 (10,4 кН/м 2 ) и 138 кг/м 2 (13,8 кН/м 2 ). На перекрытиях установлены перегородки в ½ керамического пустотного кирпича, со штукатурным покрытием поверхностей, вес 1 м 2 перегородки qn=265 кг/м 2 (2,65 кН/м 2 ), приведённая нагрузка от веса перегородок к 1 м 2 перекрытия в помещениях qn=286 кг/м 2 (2,86 кН/м 2 ).
-Покрытие выполнено по железобетонным плитам с круглыми пустотами, уклон обеспечивается слоем гравия h=(60…180мм), утепление выполнено минеральной ватой, кровельный ковёр из 2-х слоёв изопласта по растворной стяжке, вес 1м 2 покрытия qn=470 кг/м 2 (4,70 кН/м 2 )
-Полезная нагрузка: в помещениях qn=200 кг/м 2 (2 кН/м 2 ), в коридорах qn=300 кг/м 2 (3 кН/м 2 )
-Несущая система здания состоит из вертикальных и горизонтальных диафрагм. В поперечном направлении работают торцевые стены-диафрагмы, в продольном направлении продольные стены-диафрагмы, горизонтальные диафрагмы-наборные диски перекрытий.
| Рис. к примеру 1 «Административное здание» |
2.Расчёт нагрузок от собственного веса стен.
2.1 Наружная продольная стена характеризуется ослаблениями в виде оконных проёмов расположенных относительно равномерно по её поверхности. Площадь поверхности стены АС=LxH=27∙3∙4=324м 2 . Площадь оконных проёмов АО=1,58х1,22∙9∙4=69,4м 2 . Коэффициент ослабления массива стен Ко=(324-69,4)/324=0,786. Нагрузка на 1 п.м. по длине стены от её веса составляет: qn=813∙0,786∙3∙4=7668,2кг/м (76,7кН/м); qp=qп∙γf=7668,2∙1,1=8435кг/м (84,35кН/м) γf=1,1 по СП 20.13320.2011.
Нагрузка от веса парапета на 1 п.м. вдоль стены:
qn=780∙0,8=624кг/м (6,24кН/м); qp=qn∙γf=686,4кг/м(6,86 кН/м) (γf=1,1). Нагрузка от веса фундаментной стенки:
суммарная нагрузка на 1 п.м. по длине ленточного фундамента от веса стены по оси А: qn=11568,2кг/м (115,68кН/м); qp=12725,4кг/м (127,3кН/м)
2.2 Внутренняя продольная стена характеризуется ослаблениями массива кладки входными проёмами размером 0,9х2,1м, которые расположены относительно регулярно по длине и высоте стены. Площадь поверхности стены: Ac=HxL=324м 2 , площадь проёмов Ao=0,9∙2,1∙9∙4=68,04м 2 . Коэффициент ослабления массива кладки ko=(324-68,04)/324=0,79.
Нагрузка на 1 п.м. от веса стены: qn=786∙0,79∙12=7451,3кг/м (74,51кН/м), qp=qn∙γf=8196,4кг/м (81,96 кН/м) γf=1,1.
Нагрузка от веса фундаментной стены: qn=915∙2,8=2562кг/м (25,62кН/м), qp=2818кг/м (28,18кН/м) γf=1,1.
Суммарная нагрузка на 1 пм фундамента от веса стены по оси Б составляет: qn=10013кг/м (100,13кг/м); qp=11014,4кг/м (110,14кН/м).
3. Нагрузка от перекрытий
3.1. Наружная стена
Грузовая площадь участка в 1 п.м. стены Aг=2,815м 2 ; нагрузка от веса сборных железобетонных плит: qn=300∙4∙2,815=3378кг/м (33,8кН/м); qp=3715,8кг/м (37,2кН/м); γf ≈ 1,1.
Нагрузка от веса полов: qn=104∙4∙2,815=1171кг/м (11,71кН/м); qp=1288,2кг/м (12,88кН/м); γf ≈ 1,1.
Нагрузка от веса перегородок: qn=286∙4∙2,815=3220,4кг/м (32,2кН/м); qp=3542,4кг/м (35,42кН/м); γf ≈ 1,1.
Нагрузка от веса покрытия: qn=470∙2,815=1323кг/м (13,23кН/м); qp=1481,8кг/м (14,82кН/м); γf ≈ 1,12.
Суммарная нагрузка от веса горизонтальных конструкций: qn=9092,4кг/м (90,9 кН/м); qp=10028,2кг/м (100,3кН/м).
3.2 Внутренняя стена
Грузовая площадь со стороны помещений =2,815 м 2 ; со стороны коридора =1,32 м 2 ; суммарная 4,135 м 2 .
Нагрузка от веса сборных железобетонных плит перекрытий: qn=300∙4∙4,135=4962кг/м (49,6кН/м); qp=5458,8кг/м (54,6кН/м).
Нагрузка от веса полов: qn=104∙4∙2,815+138∙4∙1,32=1899,6кг/м (19кН/м); qp=2089,6 кг/м(20,9кН/м); γf ≈ 1,1.
Нагрузка от веса перегородок: qn=3220,4кг/м (32,2кН/м); qp=3542,4кг/м (35,42кН/м).
Нагрузка от веса покрытия: qn=470∙4,135+170∙0,38=2008,5кг/м (20,1кН/м); qp=2249кг/м (22,5кН/м); γf ≈ 1,12.
Суммарная нагрузка от веса горизонтальных конструкций: qn=12090,5кг/м (120,9кН/м); qp=13340,2кг/м (133,4кН/м).
4. Полезная нагрузка на перекрытие
По СП 20.13330.2011 qn=200кг/м (2,0кН/м); qp=240кг/м (2,4кН/м).
Коэффициент снижения нагрузки при размере помещений площадью А=5,63∙2,85=16,046м 2 ; А1=9 м 2 :
Коэффициент снижения с учётом повторения нагрузки и планировочных решений по 4-ём этажам
Величина полезной нагрузки в помещениях на 1п.м. по длине наружной стены:
Полезная нагрузка в коридорах: qn=300 кг/м 2 ; qp=360 кг/м 2 .
Коэффициент влияния площади коридора около каждого офисного помещения φ1=1.
Коэффициент влияния повторяющихся условий загружения на 4-х этажах:
Величина полезной нагрузки на 1п.м. внутренней стены:
5.Нагрузка от веса снега на покрытии.
Нагрузка на 1 м 2 по СП 20.13330.2011: qn=126кг/м 2 ; qp=180кг/м 2 .
Нагрузка на 1п.м. наружной стены:
Нагрузка на 1 п.м. внутренней стены:
6.Суммарная величина вертикальных нагрузок на 1 п.м.:
от наружной стены
постоянная – Nn=20660,6кг/м (206,6кН/м); Np=22753,6кг/м (227,5кН/м);
временная – Nn=1785,5кг/м (17,86кН/м); Np=2229,0кг/м (22,3кН/м);
от внутренней стены
постоянная – Nn=22103,5кг/м (221кН/м); Np=24354,0кг/м (243,5кН/м);
временная – Nn=3083,3кг/м (30,8кН/м); Np=3830,0кг/м (38,3кН/м);
7. Расчёт горизонтальных нагрузок от активных давлений грунта на стенки подвала.
Обратная засыпка пазух фундамента выполняется песком средней крупности с уплотнением до коэффициента Kcom=0,92.
При Kcom=1,0, коэффициент пористости грунта обратной засыпки принимается emin=0,46; (ρS=2,64г/см 3 ); ; ep=0,590.
Оптимальная влажность грунта принимается из условия заполнения 62% объёма пор водой . Удельный вес грунта обратной засыпки составляет: γII=1,98т/м 3 (19,8кН/м 3 ); γI=2,27т/м 3 (22,7кН/м 3 ); γf=1,15 т/м 3 .
Угол внутреннего трения грунта обратной засыпки принимается по СП «Основания и фундаменты» φn=36°; cn=0; φII=0,9φn=32°; φI=29°;
Высота засыпки фундаментной стенки грунтом hг=(2,8+0,3-1,04)=2,06 м. Давление Po=2 т/м 2 (20 кН/м 2 ).
Коэффициент активного давления
Изгибающие усилия в стенке определяются раздельно от прямоугольной эпюры давлений интенсивностью и от треугольной эпюры давлений с ординатой ( - ):
8. Расчёт ветровых нагрузок на продольные стены.
Ветровые нагрузки от продольных стен передаются на вертикальные диафрагмы – торцевые стены
9. Расчетные нагрузки на фундаменты продольных стен на 1 погонный метр:
II группа предельных состояний:
I группа предельных состояний:
II группа предельных состояний
I группа предельных состояний
10. Расчет нагрузок на фундаменты в табличной форме.
Наиболее удобно оформлять расчет нагрузок на фундаменты в табличной форме. Например, для фундамента наружной продольной стены по оси А.
Наружные стены подвалов рассчитываются на нагрузки, передаваемые наземными конструкциями, и на давление грунта, определяемое по рекомендациям гл. 7.
Полезная нагрузка на прилегающей к подвалу территории по возможности заменяется эквивалентной равномерно распределенной. При отсутствии данных об интенсивности полезной нагрузки она может быть принята равной 10 кПа.
Усилия в стенах подвала, опертых на перекрытие, определяются как для балочных плит с защемлением на уровне сопряжения с фундаментом, так и с шарнирной опорой в уровне опирания на перекрытие с учетом возможного перераспределения усилий от поворота (крена) фундамента или смещения стен при загружении территории, прилегающей к подвалу.
Изгибающие моменты и поперечные силы в стенах подвалов определяются по формулам:
при перекрытии подвала, расположенном ниже уровня планировки (рис. 6.17)
(6.64)
;
(6.65)
;
(6.66)
;
(6.67)
расстояние от верхней опоры до максимального пролетного момента
;
(6.68)
при перекрытии подвала, расположенном выше уровня планировки,
(6.69)
;
(6.70)
;
(6.71)
;
(6.72)
(6.73)
где σsup и σinf — горизонтальные давления на верхнюю и нижнюю части стены подвала от собтвенного веса грунта и от равномерно распределенной нагрузки на поверхности грунта:
(6.74)
(6.75)
(здесь σ sup ah , σ inf ah , σqh и σch — определяются по указаниям гл. 7; индексы « sup » и « inf » относятся соответственно к верхней и нижней частям стены); Мinf — изгибающий момент на уровне нижней опоры; Мх — изгибающий момент в сечении стены, расположенном на расстоянии X от верхней опоры; Qsup — поперечная сила на уровне верхней опоры; Qinf — поперечная сила на уровне нижней опоры (на уровне сопряжения стены с фундаментом); l — размер сечения стены (в продольном направлении); H — расстояние от низа перекрытия до верха фундамента; H1 — толщина слоя грунта, вводимая в расчет при определении бокового давления грунта (см. рис. 6.17); m1 — коэффициент, учитывающий поворот фундамента; m2 — коэффициент, учитывающий податливость верхней опоры; k1 и k2 — коэффициенты, учитывающие изменение жесткости стеновых панелей (для стен с переменной толщиной по высоте), принимаются по табл. 6.3 в зависимости от отношения толщины стеновой панели в верхней части σsup к толщине ее в нижней части σinf на уровне сопряжения с фундаментом; n = H1/H .
ТАБЛИЦА 6.3. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ЖЕСТКОСТИ
| δsup/δinf | k1 | k2 |
| 1 | 0,0583 | 0,0667 |
| 0,7 | 0,0683 | 0,0747 |
| 0,6 | 0,0753 | 0,0787 |
| 0,5 | 0,0813 | 0,0837 |
| 0,4 | 0,0883 | 0,0907 |
| 0,3 | 0,0993 | 0,0977 |
Коэффициент m1 , учитывающий поворот ленточного фундамента, принимается при наличии конструкций, препятствующих повороту фундамента (перекрестных лент или сплошной фундаментной плиты), равным 0,8; в остальных случаях m1 определяется по формуле
,
(6.76)
где Еmw —модуль упругости материала стены; Е — модуль деформации грунта основания; b — ширина подошвы фундамента; δinf — толщина стены в сечении по обрезу фундамента; hf — высота фундамента.
Если значение m1 по формуле (6.76) окажется более 0,8, то принимается m1 = 0,8.
Коэффициент m2 в случае, когда перекрытие подвала расположено ниже уровня планировки, принимается:
– при невозможности горизонтального смещения верхней опоры стены (опирание перекрытия на массивные фундаменты, поперечные стены и т.п.)
(6.77)
– при возможности упругого смещения верхней опоры стены
(6.78)
Если перекрытие подвала расположено выше уровня планировки,
(6.79)
Пример 6.3. Требуется определить усилия в массивной стене подвала. Исходные данные: стена подвала — из бетонных блоков шириной 50 см; класс бетона В15; высота подвала H0 = 3,3 м (рис. 6.18); ширина подошвы фундаментной плиты 1,4 м, высота 0,35 м; глубина заложения подошвы фундамента от пола подвала 0,5 м; расчетная высота стены H = 3,45 м; нормативная нагрузка от лежащих выше конструкций здания на 1 м стены подвала 200 кН; временная нормативная равномерно распределенная нагрузка на поверхности грунта qн = 10 кПа; грунт засыпки — суглинок с характеристиками: γ´I = 19,5 кН/м 3 ; γ´II = 19,5 кН/м 3 ; φ´I = 22°; φ´II = 24°; с´I = 5 кПа; c´II = 7,5 кПа; E = 14 000 кПа. Расчет производится на 1 м длины стены подвала. Принятая ширина подошвы фундаментной плиты проверена расчетом основания но первой и второй группам предельных состояний.
Решение. Определяем момент Minf и поперечную силу Qinf на уровне верха фундаментной плиты. Находим:
кПа,
кПа,
где γf — коэффициент надежности по нагрузке, равный 1,2;
кПа.
Вычисляем σsup и σinf по формулам (6.74) и (6.75):
σsup = 0 + 5,5 – 6,75 = –1,25 кПа;
σinf = 25,5 + 5,5 – 6,75 = 24,35 кПа;
м.
Находим коэффициенты m1 и m2 по формулам (6.76) и (6.78), принимая Emw = 8,4 · 104 кПа:
;
m2 = 1,2 (0,091 + 0,2) = 0,35.
Коэффициент n = H´/H = 2,47/3,45 = 0,71.
Определяем расчетные усилия в стене по формулам (6.69)–(6.72):
кН·м;
кН;
кН;
кН·м;
м.
В этом случае взамен фактического значения H1 принимаем расчетное значение H´ .
Перед строительством дома важно грамотно запроектировать его несущие конструкции. Расчет нагрузки на фундамент позволит обеспечить надежность опор под здание. Его проводят перед подбором фундамента после определения характеристик грунта.
Какие воздействия испытывает фундамент и их определение
Самый главный документ при определении веса конструкций дома — СП «Нагрузки и воздействия». Именно он регламентирует, какие нагрузки приходятся на фундамент и как их определить. По этому документу можно разделить нагрузки на следующие типы:
Временные в свою очередь делятся на длительные и кратковременные. К постоянным относят те, которые не исчезают при эксплуатации дома (вес стен, перегородок, перекрытий, кровли, фундамента). Временные длительные — это масса мебели и оборудования, кратковременные — снег и ветер.
Постоянные нагрузки
Чтобы рассчитать постоянные нагрузки, потребуется знать:
- размеры элементов дома;
- материал, из которого они изготовлены;
- коэффициенты надежности по нагрузке.
Совет! Для начала рекомендуется нарисовать схему дома, на которой будут нанесены габариты здания, размеры его конструкций. Далее можно воспользоваться таблицей, в которой приведены массы для основных материалов и конструкций.
| Тип конструкции | Масса |
| Стены | |
| Из керамического и силикатного полнотелого кирпича толщиной 380 мм (1,5 кирпича) | 684 кг/м 2 |
| То же толщиной 510 мм (2 кирпича) | 918 кг/м 2 |
| То же толщиной 640 мм (2,5 кирпича) | 1152 кг/м 2 |
| То же толщиной 770 мм (3 кирпича) | 1386 кг/м 2 |
| Из керамического пустотелого кирпича толщиной 380 мм | 532 кг/м 2 |
| То же 510 мм | 714 кг/м 2 |
| То же 640 мм | 896 кг/м 2 |
| То же 770 мм | 1078 кг/м 2 |
| Из силикатного пустотелого кирпича толщиной 380 мм | 608 кг/м 2 |
| То же 510 мм | 816 кг/м 2 |
| То же 640 мм | 1024 кг/м 2 |
| То же 770 мм | 1232 кг/м 2 |
| Из бруса (сосна) толщиной 200 мм | 104 кг/м 2 |
| То же толщиной 300 мм | 156 кг/м 2 |
| Каркасные с утеплением толщиной 150 мм | 50 кг/м 2 |
| Перегородки и внутренние стены | |
| Из керамического и силикатного кирпича (полнотелого) толщиной 120 мм | 216 кг/м 2 |
| То же толщиной 250 мм | 450 кг/м 2 |
| Из керамического кирпича пустотелого толщиной 120 мм (250 мм) | 168 (350) кг/м 2 |
| Из силикатного кирпича пустотелого толщиной 120 мм (250 мм) | 192 (400) кг/м 2 |
| Из гипсокартона 80 мм без утеплителя | 28 кг/м 2 |
| Из гипсокартона 80 мм с утеплителем | 34 кг/м 2 |
| Перекрытия | |
| Железобетонные сплошные толщиной 220 мм с цементно-песчаной стяжкой 30 мм | 625 кг/м 2 |
| Железобетонные из пустотных плит 220 мм со стяжкой 30 мм | 430 кг/м 2 |
| Деревянное по балкам высотой 200 мм с условием укладки утеплителя плотностью не более 100 кг/м 3 (при меньших значениях обеспечивается запас по прочности, поскольку самостоятельные расчеты не имеют высокой точности) с укладкой в качестве напольного покрытия паркета, ламината, линолеума или ковролина | 160 кг/м 2 |
| Кровля | |
| С покрытием из керамической черепицы | 120 кг/м 2 |
| Из битумной черепицы | 70 кг/м 2 |
| Из металлической черепицы | 60 кг/м 2 |
Также потребуется рассчитать собственную массу фундамента дома. Перед этим нужно определиться с глубиной его заложения. Она зависит от следующих факторов:
- глубина промерзания почвы;
- уровень расположения грунтовых вод;
- наличие подвала.
При залегании на участке крупнообломочных и песчаных грунтов (средний, крупный) можно не углублять подошву дома на величину промерзания. Для глин, суглинков, супесей и других неустойчивых оснований, необходима закладка на глубину промерзания грунта в зимний период. Определить ее можно по формуле в СП «Основания и фундаменты» или по картам в СНиП «Строительная климатология» (этот документ сейчас отменен, но в частном строительстве может быть использован в ознакомительных целях).
При определении залегания подошвы фундамента дома важно контролировать, чтобы она располагалась на расстоянии не менее 50 см от уровня грунтовых вод. Если в здании предусмотрен подвал, то отметка основания принимается на 30-50 см ниже отметки пола помещения.
Определившись с глубиной промерзания, потребуется подобрать ширину фундамента. Для ленточного и столбчатого ее принимают в зависимости от толщины стены здания и нагрузки. Для плитного назначают так, чтобы опорная часть выходила за пределы наружных стен на 10 см. Для свай сечение назначается расчетом, а ростверк подбирается в зависимости от нагрузки и толщины стен. Можно воспользоваться рекомендациями по определению из таблицы ниже.
| Тип фундамента | Способ определения массы |
| Ленточный железобетонный | Умножают ширину ленты на ее высоту и протяженность. Полученный объем нужно перемножить на плотность железобетона — 2500 кг/м 3 . Рекомендуем: Расчет ленточного фундамента. |
| Плитный железобетонный | Умножают ширину и длину здания (к каждому размеру прибавляют по 20 см на выступы на границы наружных стен), далее выполняют умножение на толщину и плотность железобетона. Рекомендуем: Расчет плитного фундамента по нагрузке. |
| Столбчатый железобетонный | Площадь сечения умножают на высоту и плотность железобетона. Полученное значение нужно помножить на количество опор. При этом вычисляют массу ростверка. Если у элементов фундамента имеется уширение, его также необходимо учесть в расчетах объема. Рекомендуем: Расчет столбчатого фундамента. |
| Свайный буронабивной | То же, что и в предыдущем пункте, но нужно учесть массу ростверка. Если ростверк изготавливается из железобетона, то его объем перемножают на 2500 кг/м 3 , если из древесины (сосны), то на 520 кг/м 3 . При изготовлении ростверка из металлопроката потребуется ознакомиться с сортаментом или паспортом на изделия, в которых указывается масса одного погонного метра. Рекомендуем: Расчет буронабивных свай. |
| Свайный винтовой | Для каждой сваи изготовитель указывает массу. Нужно умножить на количество элементов и прибавить массу ростверка (см. предыдущий пункт). Рекомендуем: Расчет винтовых свай. |
На этом расчет нагрузки на фундамент не заканчивается. Для каждой конструкции в массе нужно учесть коэффициент надежности по нагрузке. Его значение для различных материалов приведено в СП «Нагрузки и воздействия». Для металла он будет равен 1,05, для дерева — 1,1, для железобетона и армокаменных конструкций заводского производства — 1,2, для железобетона, который изготавливается непосредственно на стройплощадке — 1,3.
Временные нагрузки
Проще всего здесь разобраться с полезной. Для жилых зданий она равняется 150 кг/м2 (определяется исходя из площади перекрытия). Коэффициент надежности в этом случае будет равен 1,2.
Снеговая зависит от района строительства. Чтобы определить снеговой район потребуется СП «Строительная климатология». Далее по номеру района находят величину нагрузки в СП «Нагрузки и воздействия». Коэффициент надежности равен 1,4. Если уклон кровли более 60 градусов, то снеговую нагрузку не учитывают.
Определение значения для расчета
При расчете фундамента дома потребуется не общая его масса, а та нагрузка, которая приходится на определенный участок. Действия здесь зависят от типа опорной конструкции здания.
| Тип фундамента | Действия при расчете |
| Ленточный | Для расчета ленточного фундамента по несущей способности нужна нагрузка на погонный метр, исходя из нее рассчитывается площадь подошвы для нормальной передачи массы дома на основание, исходя из несущей способности грунта (точное значение несущей способности грунта можно узнать только с помощью геологических изысканий). Полученную в сборе нагрузок массу нужно разделить на длину ленты. При этом учитываются и фундаменты под внутренние несущие стены. Это самый простой способ. Для более подробного вычисления потребуется воспользоваться методом грузовых площадей. Для этого определяют площадь, с которой передается нагрузка на определенный участок. Это трудоемкий вариант, поэтому при строительстве частного дома можно воспользоваться первым, более простым, способом. |
| Плитный | Потребуется найти массу, приходящуюся на каждый квадратный метр плиты. Найденную нагрузку делят на площадь фундамента. |
| Столбчатый и свайный | Обычно в частном домостроении заранее задают сечение свай и потом подбирают их количество. Чтобы рассчитать расстояние между опорами с учетом выбранного сечения и несущей способности грунта, нужно найти нагрузку, как в случае с ленточным фундаментом. Делят массу дома на длину несущих стен, под которые будут установлены сваи. Если шаг фундаментов получится слишком большим или маленьким, то сечение опор меняют и выполняют расчет заново. |
Пример выполнения вычислений
Удобнее всего сбор нагрузок на фундамент дома делать в табличной форме. Пример рассмотрен для следующих исходных данных:
- дом двухэтажный, высота этажа 3 м с размерами в плане 6 на 6 метров;
- фундамент ленточный железобетонный монолитный шириной 600 мм и высотой 2000 мм;
- стены из кирпича полнотелого толщиной 510 мм;
- перекрытия монолитные железобетонные толщиной 220 мм с цементно-песчаной стяжкой толщиной 30 мм;
- кровля вальмовая (4 ската, значит, наружные стены по всем сторонам дома будут одинаковой высоты) с покрытием из металлической черепицы с уклоном 45 градусов;
- одна внутренняя стена посередине дома из кирпича толщиной 250 мм;
- общая длина гипсокартонных перегородок без утепления толщиной 80 мм 10 метров.
- снеговой район строительства ll, нагрузка 120 кг/м2 кровли.
Далее рассмотрен пример расчета в табличной форме.
0,6 м * 2 м * (6 м * 4 + 6 м) = 36 м 3 — объем фундамента
6 м * 4 шт = 24 м — протяженность стен
24 м * 3 м = 72 м 2 -площадь в пределах одного этажа
6 м * 2 шт * 3 м = 36 м 2 площадь стен на протяжении двух этажей
6 м * 6 м = 36 м 2 — площадь перекрытий
36 м 2 *625 кг/м 2 = 22500 кг = 22, 5 тонн — масса одного перекрытия
10 м * 2,7 м (здесь берется не высота этажа, а высота помещения) = 27 м 2 — площадь
(6 м * 6 м)/cos 45ᵒ (угла наклона кровли) = (6 * 6)/0,7 = 51,5 м 2 — площадь кровли
Чтобы понять пример, эту таблицу нужно смотреть совместно с той, в которой приведены массы конструкций.
Далее необходимо сложить все полученные значения. Итого нагрузка для данного примера на фундамент с учетом собственного веса составляет 409,7 тонн. Чтобы найти нагрузку на один погонный метр ленты, необходимо разделить полученное значение на протяженность фундамента (посчитано в первой строке таблицы в скобках): 409,7 тонн /30 м = 13,66 т/м.п. Это значение берут для расчета.
При нахождении массы дома важно выполнять действия внимательно. Лучше всего уделить этому этапу проектирования достаточное количество времени. Если совершить ошибку в этой части расчетов, потом возможно придется переделывать весь расчет по несущей способности, а это дополнительные затраты времени и сил. По завершении сбора нагрузок рекомендуется перепроверить его, для исключения опечаток и неточностей.
Ленточный фундамент получил распространение в строительстве благодаря своей универсальности. Конструкция может быть изготовлена как из сборного, так и из монолитного бетона. Такой тип фундамента может с одинаковой успешностью применяться в индивидуальном и в массовом строительстве. Чтобы гарантировать прочность конструкции, ее долговечность и устойчивость, перед началом работ требуется выполнить расчет по несущей способности.
Порядок расчета
При проведении подготовительных конструкторских работ необходимо определиться со следующими значениями:
-
;
- ширина подошвы (по расчету);
- ширина ленты.
Ширина подошвы и ленты будут различаться при строительстве дома на фундаменте т-образного типа. При применении прямоугольного сечения опорной конструкции, эти значения равны. Т-образные ленты применяются для возведения массивных зданий из кирпича, широкая подошва фундамента снижает давление на единицу площади от здания на грунт. Если дом строится по каркасной технологии или из бруса, достаточно прямоугольного фундамента. Расчет подошвы для монолитного и сборного фундамента не отличаются.
Чтобы найти или рассчитать нужные значения, работы проводятся в несколько этапов:
- изучение характеристик грунта;
- назначение глубины заложения;
- сбор нагрузок;
- расчет по несущей способности.
Каждый из этих этапов имеет свои особенности, поэтому требует отдельного рассмотрения.
Геологические условия участка
Для частного дома проводить дорогостоящие геологические исследования нецелесообразно. Все, что необходимо узнать это:
- тип грунта;
- уровень нахождения грунтовых вод;
- наличие линз слабого грунта.
Это можно определить двумя способами:
Исследование почвы необходимо проводить на 50 см ниже предполагаемой отметки ленточного фундамента, которая на данном этапе принимается в зависимости от наличия подвала и величины промерзания (подробнее в следующем пункте).
Шурфы представляют собой ямы прямоугольного сечения, земляные работы можно проводить с помощью обычной лопаты. Грунт анализируется по стенкам откопанного шурфа. Бурение в условиях самостоятельного возведения дома можно проводить ручным буром. Анализ проводят по почве на лопастях инструмента.
Необходимо выбрать несколько точек для исследования, все они располагаются под пятном застройки дома. Одну скважину или шурф делают в самой низкой точке участка. Чем больше точек для исследования взять, тем точнее будут результаты, но главное не переусердствовать.
Если грунтовые воды не найдены, можно принимать фундаменты глубокого заложения и обустраивать в доме подвальные помещения. Если УГВ располагается на глубине 1 м от поверхности земли и ниже, самым простым решением станет устройство мелкозаглубленных опор (50-60 см). Более сложным для выполнения вариантом будет устройство заглубленной ленты с дренажом и надежной гидроизоляцией подвала (снаружи и изнутри).
По типу найденных грунтов определяют их несущую способность, которая потребуется в дальнейшем расчете.
| Тип грунта | Несущая способность, кг/см 2 |
| Галечный с глиной | 4,5 |
| Гравий | 4,0 |
| Крупнозернистый песчаный | 6,0 |
| Среднезернистый песчаный | 5,0 |
| Мелкозернистый песчаный | 4,0 |
| Пылеватый песчаный* | 2,0 |
| Супеси и суглинки | 3,5 |
| Глины | 6,0 |
| Просадочные грунты* | 1,5 |
| Насыпной уплотненный* | 1,5 |
| Насыпной неуплотненный* | 1,0 |
* грунт не подходит в качестве основания. Требуется полная его замена на песок крупной или средней фракции. В данном случае лучше остановиться на применении свайного фундамента или монолитной плиты.
Назначение глубины заложения
Как уже говорилось ранее, отметка подошвы зависит от уровня грунтовых вод. Изучив характеристики основания и обозначив допустимые границы, рассматривают другие факторы.
При наличии подвала, отметку подошвы выбирают не менее чем на 20-30 см ниже пола по подвала. Промерзание почвы также влияет. Лучше опирать конструкции дома на незамерзающий слой почвы. Для различных регионов он отличается. Самые точные значения приведены в СП «Строительная климатология». Значения для некоторых городов приведены в таблице.
| Город | Промерзание почвы, м |
| Москва | 1,4 |
| Санкт-Петербург | 1,4 |
| Ростов-на-Дону | 1,0 |
| Волгоград | 1,2 |
| Архангельск | 1,8 |
| Нижний Новгород | 1,6 |
| Уфа | 1,8 |
| Екатеринбург | 1,9 |
| Челябинск | 2,0 |
| Омск | 2,2 |
| Новосибирск, | 2,2 |
| Воркута | 2,9 |
| Иркутск | 2,3 |
| Владивосток | 1,6 |
Сбор нагрузок
Нагрузки разделяют на два типа: временные и постоянные. Постоянные — масса конструкций здания, временные — людей, мебели, оборудования, снега.
Чтобы рассчитать все значения достаточно воспользоваться таблицей.
| Тип нагрузки | Величина |
| Кирпичные стены толщиной 510 мм | 920 кг/м 2 |
| Кирпичные стены толщиной 640 мм | 1150 кг/м 2 |
| Стены из бруса толщиной 150 мм | 120 кг/м 2 |
| Стены из бруса толщиной 200 мм | 160 кг/м 2 |
| Утепленные каркасные стены толщиной 150 мм | 30-50 кг/м 2 |
| Гипсокартонные перегородки 80 мм без утеплителя | 27,2 кг/м 2 |
| Гипсокартонные перегородки 80 мм с утеплителем для шумоизоляции | 33,4 кг/м 2 |
| Железобетонное перекрытие сборными плитами толщиной 220 мм и цементно-песчаной стяжкой толщиной 30 мм | 625 кг/м 2 |
| Деревянное перекрытие по балкам с утеплителем плотностью до 200 кг/м 3 | 100-150 кг/м 2 |
| Фундамент железобетонный | 2500 кг/м 3 |
| Кровельный пирог в зависимости от типа покрытия, кг/м 2 | |
| Металлическая черепица | 40-60 |
| Керамическая черепица | 80-120 |
| Гибкая черепица | 50-70 |
| Временные нагрузки | |
| Полезная (мебель и оборудование) | 150 кг/м 2 |
| Снег | См. в табл. 10.1 СП «Нагрузки и воздействия» в зависимости от климатического района |
Каждое значение, перед тем как взять в расчет, требуется умножить на коэффициент надежности по нагрузке. Для металлических элементов он составляет 1,05, для деревянных — 1,1, для железобетонных заводского изготовления — 1,2, для железобетонных, изготавливаемых на стройплощадке — 1,3. Полезная нагрузка умножается на 1,2, а снеговая на 1,4. При уклоне кровли свыше 60 градусов нагрузку от снега в расчет принимают равной нулю.
Расчет ширины подошвы
Фундамент — это конструкция передающая нагрузку от дома на грунт, т.е. при расчете фундамента по несущей способности главным параметром является несущая способность грунта под ним. По сути расчет несущей способности сводится к расчету минимальной площади опирания фундамента на грунт, при которых его пространственные характеристики останутся в заданных пределах в течение всего времени эксплуатации здания, при заданной массе строения (считается из учета проекта). Варьируя ширину фундамента можно изменять удельное давление (давление на единицу площади кг/см²) здания на грунт. Т.к. периметр строения известен из проекта, нужно определить минимально возможную ширину ленточного фундамента.
Рассчитать фундамент можно по формуле:
где В — значение требуемой ширины подошвы фундамента, L — общая длина всей ленты по периметру дома и внутренних несущих стен, R — несущая способность грунта (по таблице выше), P — масса дома с учетом всех нагрузок, умноженных на коэффициенты запаса по несущей способности.
Пример расчета
Для более точного представления, приведем пример для двухэтажного дома из бруса размерами 6 на 6 м и высотой этажа 3 м. Наружные сены на втором этаже(мансардном) имеют высоту 1,5м. Кровля из битумной черепицы, фундамент ленточный мелкого заглубления (60 см). Пример предусматривает район строительства — г.Москва. Опирание выше глубины заложения обусловлено высоким УГВ, для защиты от сил морозного пучения предусмотрено утепление ленты фундамента пенопластом (в расчет не учитывается). Геологические исследования показали, что на выбранной глубине опирания находятся суглинки.
Рассчитать нагрузки можно в табличной форме.
| Нагрузка | Величина, кг |
| Наружные стены из бруса толщиной 200 мм | 6 м (длина) * 4 шт * 4,5 м (высота) * 160 кг * 1,1 = 19000 кг |
| Внутренняя стена из бруса толщиной 150 мм | 6 м (длина) * 6 м (высота) * 120 кг * 1,1 = 4750 кг |
| Перегородки из гипсокартона без шумоизоляции | 20 м (длина) * 2,7 м (высота) * 27,2 кг * 1,2 = 1770 кг |
| Перекрытия по балкам толщиной 300 мм | 2 шт * 6 м (ширина) * 6 м (длина) * 150 кг * 1,1 = 11880 кг |
| Кровля | 6 м * 6 м * 70 кг * 1,2/соs45ᵒ(угол наклона кровли) = 4260 кг |
| Полезная нагрузка на перекрытия | 2 шт * 6 м * 6 м * 150 кг * 1,2 = 12960 кг |
| Снег | 6 м * 6 м * 180 кг * 1,4 = 9080 кг |
Итого с учетом всех коэффициентов — 63700 кг.
В примере ленточный фундамент закладывается под наружные стены и под внутреннюю. Подбираем ширину в зависимости от толщины стен. Предварительно значение ширины равно 25 см. Высота цоколя равна 40 см, глубина заложения 60 см, общая высота фундамента -100 см.
Предварительная масса ленточного монолитного фундамента = (6 м * 4 шт + 6 м * 1 шт) * 1 м (высота) * 0,25 м (ширина) * 2500 кг * 1,2 (коэффициент надежности по нагрузке) = 18750 кг .
Общая нагрузка от дома — 82450 кг. Периметр фундамента L=5 шт * 600 см = 3000 см.
В = Р/(L) * R = 82450/(3000 см * 3,5 кг/см²) = 7,85 см.
Такое небольшое значение в примере получено из-за небольшого веса здания из бруса и достаточно высокой несущей способности ленточного фундамента. Принять число меньше ширины стен возможно только при кирпичном здании (допускается свесы кладки до 10 см), но в тоже время принимать значение ширины фундамента меньше 30 см для частного дома не рекомендуется, поэтому остается величина 30 см (под внутреннюю стену можно сделать 25 см). Пример предусматривает прямоугольное сечение ленточного фундамента.
Если предварительная ширина фундамента отличается от конечной в меньшую сторону или в большую менее, чем на 5 см, перерасчет конструкции не требуется. При получении значения отличающегося от предварительного более чем на 5 см в большую сторону расчет проводят еще раз с полученной шириной. В данном случае нужно провести расчет веса фундамента заново, но мы не будем этого делать, так как и так понятно что запас просто огромный.
Рассчитать ленточный фундамент по примеру с учетом несущей способности для дома из бруса просто. Действие не отнимет большого количества времени, но обеспечит высокую надежность.
Межэтажные перекрытия в жилых домах и общественных зданиях часто делают из облегченных пустотных железобетонных плит. При проектировании и выборе нужных изделий всегда определяется нагрузка на плиту перекрытия, вес, который она может выдерживать длительное время без деформаций и прогибов. Точный расчет этого параметра необходим, чтобы обеспечить целостность строения и безопасность его эксплуатации. Зная параметры плиты, соответствующей вычисленным нагрузкам, определяют и нагрузку на фундамент дома.
Виды нагрузок на перекрытия
Сама по себе железобетонная плита обладает определенным весом. При опирании на две или три стены плита должна удерживать его по всей площади без провисов и прогибов. Кроме собственного веса перекрытие испытывает статические (постоянные) и динамические (переменные) нагрузки. Последние создаются людьми, перемещающимися по верхним этажам, а статические воздействуют на верхнюю и нижнюю плоскости плиты. К ним относятся:
- утепление и шумоизоляция перекрытий;
- стяжка пола и его декоративная отделка;
- конструкция потолка нижележащего этажа;
- перегородки;
- мебель и оборудование;
- подвесные светильники и коммуникации, закрепленные на потолке либо в самой плите;
В свою очередь статическая нагрузка подразделяется на распределенную и сосредоточенную. Мебель, межкомнатные стены, стяжка создают распределенную нагрузку, а тяжелые люстры или подвешенный к потолку гамак – точечную. При выполнении расчетов к точечным нагрузкам применяют повышающие коэффициенты.
Допустимая нагрузка на плиту перекрытия не должна быть больше её несущей способности. При проектировании зданий подбирают плиты с приличным запасом прочности, чтобы исключить любые риски при повышении нагрузки.
Особенности панелей перекрытия с пустотами
Способность плит противостоять нагрузкам зависит от их конструкции и марки цемента, идущего на изготовление. К примеру, если плита изготовлена из цемента марки М500, то готовое изделие может удерживать точечное приложение веса в 500 кг на квадратный сантиметр. Это предельная кратковременная нагрузка на плиту перекрытия пустотную, тогда как постоянная нагрузка намного меньше этого значения.
Однако эти данные были бы верны только для плит, изготовленных из бетона без армирования. На самом деле их несущая способность гораздо выше за счет усиливающего стального каркаса из качественной арматуры.
Армирование плит производится во всех направлениях с усилением торцов, опирающихся на стены, двойным поясом. Это необходимо для увеличения несущей способности кромок, на которые опираются стены верхних этажей и конструкция кровли.
Это важно! Если железобетонными плитами перекрывается здание, построенное из легких ячеистых бетонов или керамических блоков, по верху несущих стен устраивают армопояс.
Виды плит для устройства перекрытий
Прежде чем пытаться определить, какую нагрузку выдерживает плита перекрытия пустотные 6 метров или другой длины, стоит разобраться в разновидностях таких плит. Они представляют собой плоские панели с продольными внутренними полостями круглого, овального или восьмиугольного сечения.
Помимо них заводы ЖБИ выпускают и монолитные ребристые и П-образные плиты. Отсутствие в них отверстий повышает несущую способность до 2000-3000 кг/м 2 , но большой вес таких изделий оказывает серьезную нагрузку на фундамент и стены зданий. Поэтому в жилищном, и особенно частном домостроении предпочтение отдают пустотным плитам. Их дополнительными достоинствами являются лучшая шумоизоляция и возможность скрытой прокладки коммуникаций в пустотных каналах.
Между собой они отличаются габаритами, формой и размером пустот. Самыми распространенными являются панели с полостями круглого сечения, они имеют обозначение ПК, а предшествующая этой аббревиатуре цифра указывает на диаметр поперечного сечения каналов.
- 1ПК – диаметр цилиндрических пустот равен 15,9 см.
- 2ПК – 14 см.
- 3ПК – 12,7 см.
- 7ПК – 11,4 см.
В частном и малоэтажном строительстве рекомендуется применять плиты перекрытия 7ПК с уменьшенным сечением пустот.
Аббревиатура ПБ для пустотных плит указывает на метод её формирования безопалубочным способом.
Внешние габаритные размеры плиты регламентируются стандартами. Существует множество типоразмеров, отличающихся:
- толщиной (от 160 до 400 мм);
- длиной (от 2,4 до 15,5 м);
- шириной (от 1,0 до 3,6 м).
Эти данные, как и расчетная нагрузка на плиту перекрытия, записаны в маркировке изделий.
Как расшифровать маркировку
Маркировка железобетонных плит отражает все параметры, необходимые для правильного подбора изделий. Она содержит в себе указание на тип плиты, её округленную длину и ширину в дециметрах, и предельную нагрузку, выраженную в сотнях килограмм на квадратный метр.
Приведем ещё один пример маркировки с разбором каждого обозначения для плиты 1ПК40.12-8.
- 1ПК – пустотная плита перекрытия с круглыми отверстиями сечением 15,9 см;
- 40 – длина 400 см (округленная);
- 12 – ширина 120 см (округленная);
- 8 – предельная нагрузка, выраженная в кг на 1 дм 2 (или 800 кг/м 2 ).
Соответственно, если третье число в маркировке 10, то показатель нагрузки примерно равен 1000 кг/м 2 , если 12 – 1250 кг/м 2 и т.д. Точные значения этих показателей и размеров до миллиметров и граммов указаны в производственной документации и специальных справочниках, но расчет нагрузки на плиту перекрытия можно вести и по округленным цифрам.
Согласно СНиП, стандартная нагрузка для пустотных плит может быть не более 800 кг/м 2 , этого вполне достаточно для жилых зданий. Плиты с более высокими показателями использовать нецелесообразно из-за большого веса и увеличения давления на фундамент.
Видео описание
Дополнительную информацию о плитах ПК и ПБ можно получить из видео:
Как самостоятельно посчитать нагрузку
Чтобы выполнить расчет нагрузки на перекрытие, нужно определить положение плиты в конструкции здания, для чего необходим проект или поэтажный план. Вес, приходящийся на плиту, зависит от отделки пола и потолка, наличия стоящих на ней перегородок, меблировки и оборудования помещения.
Расчет можно вести по площади всего перекрытия, суммируя нагрузки целого этажа и разделив полученное значение на количество панелей, необходимых для устройства межэтажной перегородки. Но более точные данные получают, вычисляя нагрузки покомнатно либо на отдельную плиту, потому что для спальни с легкой отделкой и ванной с теплым полом в бетонной стяжке и тяжелым оборудованием она может очень отличаться.
Для примера возьмем ту же плиту ПК40.12-8. При толщине 220 мм её вес составляет 1420 кг (этот параметр указывается в технической документации). Также потребуется вычислить площадь бетонной панели. В нашем случае она равна 4,8м 2 .
Расчет ведется при условии опирания плиты на две торцевые стороны. Если она дополнительно опирается на внутренние несущие стены или колонны, нагрузка снижается.
Обратите внимание! Перекрытие не должно опираться на межкомнатные перегородки. Между их верхним краем и плитой оставляют зазор, равный 1/150 от длины плиты – это величина допустимого прогиба без нарушения целостности и несущей способности плиты. В нашем примере зазор равен 3,2 см, он заполняется монтажной пеной или утеплителем.
Мы знаем, сколько выдерживает плита перекрытия на 1м2 – 800 кг. Зная её площадь, легко определить, что вся плита рассчитана на нагрузку 800 х 4,8 = 3840 кг.
Вычитаем из полученного значения её вес: 3840 – 1420 = 2420 кг. И получаем общую допустимую нагрузку на плиту в процессе её эксплуатации. Из него необходимо вычесть вес конструкции пола с учетом утепления, выравнивающей стяжки, чернового и чистового покрытия.
Для приблизительного расчета он принимается равным 150 кг/м 2 , но это усредненный показатель. В реальности, при использовании толстой стяжки и тяжелого напольного покрытия, он может быть выше, и в таких случаях потребуется более точный расчет по каждому слою.
Допустим, суммарная нагрузка от пола составила 200 кг/м 2 или 200 х 4,8 = 960 кг на всю площадь плиты. После её вычитания из полученной выше цифры находим разницу:
2420 – 960 = 1460 кг
Это максимальная нагрузка на плиту перекрытия в процессе её эксплуатации. Она состоит из постоянных статических и динамических нагрузок, веса перегородок, напольных декоративных конструкций. По нормам СНиП на динамическую и распределенную статическую нагрузку (люди, оборудование, мебель) отводится 150 кг/м 2 . Для плиты площадью 4,8 м 2 она будет равна 720 кг. Снова производим вычитание:
1460 – 720 = 740 кг
В расчете на квадратный метр получим запас прочности:
740 : 4,8 = 154 кг
Именно этим максимальным весом можно дополнительно нагружать плиту, возводя перегородки и выбирая отделку для них, устанавливая в комнате камин или подвешивая к потолку тяжелую люстру.
Однако люстра создает не распределенную, а сосредоточенную нагрузку, поэтому её вес при расчете умножается на повышающий коэффициент 1,3.
Для расчета нагрузок на перекрытия созданы специальные компьютерные программы, облегчающие и ускоряющие этот процесс, делающие его более точным.
Видео описание
Пример расчета нагрузки от перегородок показан в этом видеоролике:
Это важно! Делая ремонт, старайтесь не нагружать перекрытия сложенными в одном месте строительными материалами, особенно сухими смесями, имеющими большой вес при малом объеме.
Если в результате расчетов общая нагрузка получилась выше допустимой, указанной в маркировке, то для устройства перекрытия выбирают более мощные плиты либо отказываются от тяжелых конструкций пола, перегородок и декоративных элементов, заменяя их более легкими.
Коротко о главном
Чтобы узнать, сколько выдерживает плита перекрытия, заложенная в проект дома, нужно разбираться в маркировке этих железобетонных изделий. Предельная нагрузка указывается в ней третьей по порядку цифрой в килограммах на квадратный дециметр площади. Для определения её несущей способности суммируют все нагрузки, приходящиеся на плиту от её собственного веса, конструкции пола и потолка, перегородок, мебели, людей, и сравнивают полученные данные с параметрами изделия. Суммарная расчетная нагрузка должна быть меньше предельно допустимой.
Читайте также: