Правило знаков нагрузок на фундаменты
Обновлено: 03.05.2024
6.1 Задание на проектирование фундаментов должно включать:
- значение нагрузок на фундаменты;
- принятое правило знаков нагрузок на фундаменты;
- схемы расположения фундаментных болтов для каждой марки фундамента;
- диаметры, высоты выступающей частей, длины нарезок, марки сталей фундаментных болтов;
- требования к деформативности фундаментов, если в этом есть необходимость;
Пример задания на проектирование фундаментов приведен на рисунке 2.
Чертежи общих видов
7.1 Чертежи общих видов конструкций здания (сооружения) содержат схему конструкций со связями, с указанием взаимного расположения конструкций, их соединений и опирания на фундаменты.
Пример выполнения чертежей общего вида приведен на рисунках 3, 4, 5 и 6.
7.2 На чертежах общих видов следует указывать:
- основные габаритные размеры конструкций;
- привязку и основные параметры технологического оборудования (подъемно-транспортного и др.), влияющего на конструкции;
- примыкающие строительные конструкции, не разрабатываемые в данном комплекте чертежей.
Схемы расположения элементов металлоконструкций
8.1 Схемы расположения элементов металлических конструкций следует выполнять по ГОСТ 21.501 со следующим изменением: вместо спецификации по ГОСТ 21.101 приводят таблицу сечений и усилий.
8.2 Таблицу сечений и усилий следует выполнять по форме 1 в соответствии с приложением Д.
8.3 При выполнении схем расположения элементов металлических конструкций на нескольких листах, таблицу сечения и усилий следует размещать или по частям на каждом листе, или группировать на одном листе общие по всем листам таблицы.
8.4 В технических требованиях, помещаемых на схемах расположения элементов металлоконструкций, следует приводить:
- значения усилия для расчета прикрепления элементов, не указанные на чертежах и в таблице сечений и усилий;
- дополнительные технические требования по изготовлению и монтажу, отсутствующие в общих данных.
8.5 Маркировка элементов конструкций производится, как правило, на схемах расположения элементов, а элементы конструкций, которые не попали на схемы расположения элементов, маркируются на чертежах общих видов, узлов. Маркировку элементов конструкций производить по ГОСТ 26047.
Пример выполнения схем и маркировки элементов металлоконструкций приведен на рисунке 7.
Чертежи элементов металлоконструкций
9.1 Чертежи элементов металлических конструкций выполняют, если на чертежах общих видов и схемах расположения элементов металлоконструкций конструктивные особенности элементов выявлены недостаточно для разработки рабочих деталировочных чертежей.
9.2 Чертежи элементов металлоконструкций следует выполнять в виде схем, на которых указывают:
- размеры отдельных деталей, а также усилия;
- тип монтажных и заводских соединений;
- наименование сталей или марки металла всех деталей, входящих в состав элемента;
Размеры сварных швов, диаметры, классы прочности, шаги, количество крепежных изделий и технические требования к ним не указывают - они определяются при разработке рабочих деталировочных чертежей марки КМД.
9.3 В технических требованиях на чертежах элементов металлоконструкций следует указывать:
- усилия для расчета прикреплений, не указанные на чертеже;
- дополнительные требования по изготовлению и монтажу элементов;
- номера листов, соответствующих схем расположения элементов металлоконструкций;
9.4 На чертежах элементов металлоконструкций дают ссылки на узлы. Узлы, обозначенные на схемах расположения элементов металлоконструкций, на чертежах элементов металлоконструкций не указывают.
9.5 Если при изображении элемента необходимо показать более детально часть конструкции или узел, то их следует изображать в более крупном масштабе с необходимой степенью детализации.
9.6 Пример выполнения схемы элемента металлоконструкции приведен на рисунке 8.
Узлы металлоконструкций
10.1 На чертежах марки КМ приводят принципиальные решения узлов металлических конструкций (далее - узлы), обеспечивающих работу принятой расчетной схемы сооружения.
10.2 На чертежах узлов необходимо изображать все элементы, сходящиеся в узле, с указанием привязок к координационным осям, осям элементов, поверхностям деталей, отметки в соответствии с рисунком 9.
10.3 При примыкании металлических конструкций к элементам, не разработанным в данном комплекте чертежей, в чертежах узлов следует указывать конфигурацию этих элементов, их размеры, привязки и другие данные, необходимые для разработки деталировочных чертежей.
10.4 На чертежах узлов указывают:
- усилия, действующие в элементах, если они не оговорены в таблице сечений и усилий;
- привязка к координационным осям;
- размеры сварных швов;
- количество, шаги, диаметры, типы, классы прочности болтов, заклепок и других крепежных изделий;
- требования к обрабатываемым поверхностям;
- сечения, наименования или марки металла деталей, не оговоренные в таблице сечений и усилий;
Толщины деталей, размеры сварных швов, количество, шаги, диаметры, класс прочности крепежных изделий не указывают, если они могут быть определены при разработке деталировочных чертежей.
Основные признаки растений: В современном мире насчитывают более 550 тыс. видов растений. Они составляют около.
Технические характеристики АП«ОМЕГА»: Дыхательным аппаратом со сжатым воздухом называется изолирующий резервуарный аппарат, в котором.
Поиск по сайту
Настоящий стандарт устанавливает состав и правила выполнения проектной и рабочей документации строительных металлических конструкций, разрабатываемой на стадиях «рабочий проект», «проект» и «рабочая документация» и выполняемой на бумажных или электронных носителях.
Требования настоящего стандарта не распространяются на выполнение деталировочных чертежей металлических конструкций марки КМД.
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 2.312-72 Единая система конструкторской документации. Условные изображения и обозначения швов сварных соединений
ГОСТ 2.315-68 Единая система конструкторской документации. Изображения упрощенные и условные крепежных деталей
ГОСТ 2.321-84 Единая система конструкторской документации. Обозначения буквенные
ГОСТ 2.410-68 Единая система конструкторской документации. Правила выполнения чертежей металлических конструкций
ГОСТ 21.101-97 Система проектной документации для строительства. Основные требования к проектной и рабочей документации
ГОСТ 21.110-95 Система проектной документации для строительства. Правила выполнения спецификации оборудования, изделий и материалов
ГОСТ 21.501-93 Система проектной документации для строительства. Правила выполнения архитектурно-строительных рабочих чертежей
ГОСТ 8240-97 Швеллеры стальные горячекатаные. Сортамент
ГОСТ 8509-93 Уголки стальные горячекатаные равнополочные. Сортамент
ГОСТ 19903-74 Прокат листовой горячекатаный. Сортамент
ГОСТ 26020-83 Двутавры стальные горячекатаные с параллельными гранями полок. Сортамент
ГОСТ 26047-83 Конструкции строительные стальные. Условные обозначения (марки)
ГОСТ 27772-88 Прокат для строительных стальных конструкций. Общие технические условия
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов по указателю «Национальные стандарты», составленному по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
При управлении проектированием рекомендуется руководствоваться политикой в области качества, разработанной в соответствии с требованиями [1].
При проектировании объектов, входящих в перечни органов государственного надзора по экологической, технологической и атомной безопасности, необходимо учитывать требования, отражающие их специфику и вид строительства.
При проектировании и разработке особо опасных, технически сложных и уникальных объектов заказчик совместно с генеральным проектировщиком, научно-исследовательскими и специализированными проектными организациями должен разрабатывать технические условия, отражающие специфику их проектирования, строительства и эксплуатации.
4.1 Проектную и рабочую документации металлических конструкций разрабатывают:
- в одну стадию - «рабочий проект» (утверждаемая часть и «рабочая документация»);
- в две стадии - «проект» (утверждаемая часть) и «рабочая документация».
4.2 Стадии проектирования зависят от категории и сложности объекта и устанавливаются в договоре подряда и задании на проектирование.
Содержание разделов документации должно отражать характерные и обоснованные принципиальные решения с учетом вариантных проработок.
4.3 В состав проектной документации, разрабатываемой на стадиях «проект» и «рабочий проект» (утверждаемая часть), включают:
- пояснительную записку, содержащую: выходные проектные данные, основные технико-экономические показатели и характеристики, являющиеся критическими для безопасной и надлежащей эксплуатации; нагрузки и воздействия на металлические конструкции и другие необходимые данные;
- чертежи общего вида металлических конструкций здания или сооружения;
- чертежи узлов металлических конструкций;
- технические условия (при необходимости) - по ГОСТ 23118;
4.4 В рабочую документацию входит основной комплект рабочих чертежей металлических конструкций марки КМ (далее - рабочие чертежи КМ).
4.4.1 В состав основного комплекта рабочих чертежей КМ включают:
- нагрузки и воздействия на металлические конструкции;
- нагрузки на фундаменты;
- чертежи общего вида металлических конструкций здания или сооружения (планы, разрезы, виды, фрагменты);
- схемы расположения элементов металлических конструкций;
- чертежи элементов металлических конструкций;
- чертежи узлов металлических конструкций;
- спецификацию металлопроката и изделий;
4.4.2 Рабочие чертежи КМ должны содержать необходимые и достаточные данные для разработки деталировочных чертежей металлических конструкций марки КМД, проекта производства работ и заказа металлопроката и изделий из металла.
Отступления от рабочих чертежей КМ не допускаются. В случае необходимости эти отступления должны быть согласованы с организацией-разработчиком рабочих чертежей КМ.
4.5 Расчеты металлических конструкций, выполняемые на всех стадиях проектирования, заказчику не выдаются (если иное не предусмотрено договором).
Расчеты оформляют как текстовой проектный документ и сдают на хранение в архив организации-разработчика.
4.6 Чертежи оформляют в соответствии с основными требованиями ГОСТ 21.101 (кроме раздела 6) и требованиями настоящего стандарта.
4.7 Условные буквенные обозначения наименований основных конструкций и изделий в проектной и рабочей документации - по ГОСТ 26047 и ГОСТ 2.321.
5.1 Общие данные
5.1.1 Лист «Общие данные» по рабочим чертежам КМ оформляют в соответствии с общими требованиями ГОСТ 21.101.
5.1.2 На листе «Общие данные», в общих указаниях, помимо сведений, предусмотренных ГОСТ 21.101 и ГОСТ 21.501, приводят:
- сведения о нагрузках и воздействиях для расчета конструкций здания или сооружения;
- сведения об основных конструктивных особенностях здания или сооружения;
- расчетную схему конструкций со сведениями о нагрузках и воздействиях с необходимыми пояснениями (при необходимости);
- ссылки на принятые нормы проектирования, техническое задание и нормативные документы на металлопрокат, сварные соединения и крепежные изделия;
- описание монтажных и заводских соединений;
- сведения о мероприятиях по защите металлических строительных конструкций от коррозии – в соответствии с ГОСТ 23118 и другими нормативными документами;
- требования к изготовлению и монтажу, в том числе требования к контролю сварных швов, а также точности в соответствии с действующими нормативными документами;
- технико-экономические показатели, полученные в результате разработки проекта (утверждаемой части);
- применяемые условные изображения и обозначения болтов и сварных швов, не установленные в ГОСТ 2.312 и ГОСТ 2.315;
- другие дополнительные сведения.
5.1.3 Применяемые условные изображения болтов и сварных швов, не вошедшие в ГОСТ 2.312 и ГОСТ 2.315, приведены в таблицах 1 и 2.
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.
Схема ленточного фундамента
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.
Временная нагрузка
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
Влияние грунтового основания на фундамент
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:
- Климатические условия места под застройку.
- Тип почвенных грунтов и их структурные особенности.
- Уровень горизонтальной линии грунтовых вод.
- Особенности конструкции здания, объема и вида материалов для строительства здания.
- Вид кровельной конструкции с материалами.
Все эти факторы служат исходными данными составления расчетной несущей способности ленточного фундамента.
Расчет несущего основания
Схема устройства ленточного фундамента
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 2. Уровень промерзания почвы
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
Расчетный коэффициент материала кровли для сбора кровельной нагрузки
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:
| № | Наименование | Значение |
|---|---|---|
| 1 | Длина стороны крыши | 10 м |
| 2 | Площадь кровли | 100 м2 |
| 3 | Материал покрытия | Черепица |
| 4 | Коэффициент из таблицы | 70 кг/м2 |
| 5 | Расчет кровельной нагрузки | 100м2 /10м х70 кг/м 2 =700 кг/м2 |
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.
Таблица 3. Карта для определения показателя снеговой нагрузки
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.
В нашем примере снеговая нагрузка на фундамент составляет:
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:
| № | Длина ската (уклон 45 град) | 9,52 м |
|---|---|---|
| 1 | Площадь крыши | 190,4 м 2 |
| 2 | Снег, коэффициент для Курска | 126 кг/м 2 |
| 3 | Количество скатов | 2 |
| 4 | Площадь нагружаемых стен фундамента | 10м 2 |
| 5 | Снеговая нагрузка | 2399 кг |
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.
Таблица 4. Усредненный вес перекрытия
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.
Таблица 5. Усреднённый вес стен.
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:
| Сторона здания | 10 м | ||
|---|---|---|---|
| Периметр | 40 м | Коэффициент по таблице для кирпича | 1400 кг/м3 |
| Высота стен | 3 м | Общий вес стен из кирпича | 67200 кг |
| Площадь стен | 120 м2 | Площадь стен фундамента при ширине 500 мм | 20 м2 |
| Объем стен при толщине стен 400 мм | 48 м2 | Расчетная нагрузка на 1 м2 фундамента | 3360 кг |
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.
Таблица 6.Усредненный показатель плотности материалов
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
| № | Площадь фундамента | 20 м2 |
|---|---|---|
| 1 | Отметка залегания низа фундамента | 0,9 м |
| 2 | Объем фундамента | 18 м3 |
| 3 | Коэффициент плотности бетона | 2300 кг/м3 |
| 4 | Общая нагрузка на грунт | 41300 кг |
| 5 | Расчетная нагрузка на 1 м2 фундамента | 2065 кг/м2 |
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.
Расчет ленточного фундамента состоит из двух основных этапов – сбора нагрузок и определения несущей способности грунта. Соотношение нагрузки на фундамент к несущей способности грунта определит требуемую ширину ленты.
Толщина стеновой части принимается в зависимости от конструктива наружных стен. Армирование обычно назначается конструктивно (от четырех стержней Ф10мм для одноэтажных газоблочных/каркасных и до шести продольных стержней Ф12мм для кирпичных зданий в два этажа с мансардой). Расчет диаметров и количества арматурных стержней выполняется только для сложных геологических условий.
Абсолютное большинство он-лайновых калькуляторов фундаментов позволяют всего лишь определить требуемое количество бетона, арматуры и опалубки при заранее известных габаритных параметрах фундамента. Немногие калькуляторы могут похвастаться сбором нагрузок и/или определением несущей способности грунта. К сожалению, алгоритмы работы таких калькуляторов не всегда известны, а интерфейсы зачастую непонятны.
Точный результат можно получить с помощью методики расчёта, изложенный в строительных нормах и правилах. Например, СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия», СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений». С помощью первого документа будем собирать нагрузки, второго – определять несущую способность грунта. Эти своды правил представляют собой актуализированные (обновленные) редакции старых советских СНиПов.
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 нагрузки | Нормативное значение, кг/м2 | Коэффициент надежности по нагрузке | Расчётное значение нагрузки, кг/м2 |
|---|---|---|---|
| Собственный вес плит перекрытия | 275 | 1,05 | 290 |
| Собственный вес напольного покрытия | 100 | 1,2 | 120 |
| Собственный вес гипсокартонных перегородок | 50 | 1,3 | 65 |
| Полезная нагрузка | 200 | 1,2 | 240 |
| Собственный вес стропил и кровли | 150 | 1,1 | 165 |
| Снеговая нагрузка | 100*1,4 (мешок) | 1,4 | 196 |
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.
Расчёт несущей способности грунта
Для расчёта несущей способности грунта понадобятся физико-механические характеристики инженерно-геологических элементов (ИГЭ), формирующих грунтовый массив участка строительства. Эти данные берутся из отчета об инженерно-геологических изысканиях. Оплата такого отчёта зачастую окупается сторицей, особенно это касается неблагоприятных грунтовых условий.
Среднее давление под подошвой фундамента не должно превышать расчётное сопротивление основания, определяемого по формуле:
Формула определения расчетного сопротивления грунта основания.
Для этой формулы существует ряд ограничений по глубине заложения фундаментов, их размеров и т.д. Более подробная информация изложена в разделе 5 СП 22.13330.2011. Ещё раз подчеркнем, что для применения данной расчётной методики необходим отчет об инженерно-геологических изысканиях.
В остальных случаях с некоторой степенью приближенности можно воспользоваться усредненными значениями в зависимости от типов ИГЭ (супеси, суглинки, глины и т.п.), приведенными в СП 22.133330.2011:
Расчетные сопротивления крупнообломочных грунтов.
Расчетные сопротивления песчаных грунтов.
Расчетные сопротивления глинистых грунтов.
Расчетные сопротивления суглинистых грунтов.
Расчетные сопротивления заторфованных песков.
Расчетные сопротивления элювиальных крупнообломочных грунтов.
Расчетные сопротивления элювиальных песков.
Расчетные сопротивления элювиальных глинистых грунтов.
Расчетные сопротивления насыпных грунтов.
В рамках примера зададимся суглинистым грунтом с коэффициентом пористости 0,7 при значении числа пластичности 0,5 – при интерполяции это даст значение R=215кПа или 2,15кг/см2. Самостоятельно определить пористость и число пластичности очень сложно, для приблизительной оценки стоит оплатить взятие хотя бы одного образца грунта со дна траншеи специалистом лаборатории, выполняющей изыскания. В общем и целом для суглинистых грунтов (самый распространенный тип) чем выше влажность, тем выше значение числа пластичности. Чем легче грунт уплотняется, тем выше коэффициент пористости.
Определение требуемой ширины подошвы («подушки») ленточного фундамента
Требуемая ширина подошвы определяется отношением расчетного сопротивления основания к линейно распределенной нагрузке.
Ранее мы определили погонную нагрузку, действующую в уровне подошвы фундамента – 7925кг/м. Принятое сопротивление грунта у нас составило 2,15кг/см2. Приведём нагрузку в те же единицы измерения (метры в сантиметры): 7925кг/м=79,25кг/см.
Ширина подошвы ленточного фундамента составит: (79,25кг/см) / (2,15 кг/см2)=36,86см.
Ширину фундамента обычно принимают кратной 10см, то есть округляем в большую сторону до 40см. Полученная ширина фундамента характерна для легких домов, возводимых на достаточно плотных суглинистых грунтах. Однако по конструктивным соображениям в некоторых случаях фундамент делают шире. Например, стена будет облицовываться фасадным кирпичом с утеплением толщиной 50мм. Требуемая толщина цокольной части стены составит 40см газобетона + 12см облицовки + 5см утеплителя = 57см. Газобетонную кладку на 3-5см можно «свесить» по внутренней грани стены, что позволит уменьшить толщину цокольной части стены. Ширина подошвы должна быть не менее этой толщины.
Осадка фундамента
Ещё одной жестко нормируемой величиной при расчёте ленточного фундамента является его осадка. Её определяют методом элементарного суммирования, для которого вновь понадобятся данные из отчета об инженерно-геологических изысканиях.
Формула определения средней величины осадки по схеме линейно-деформируемого слоя (приложение Г СП 22.13330.2011).
Схема применения методики линейно-деформируемого слоя.
Исходя из опыта строительства и проектирования известно, что для инженерно-геологических условий, характерных отсутствием грунтов с модулем деформации менее 10МПа, слабых подстилающих слоев, макропористых ИГЭ, ряда специфичных грунтов, то есть при относительно благоприятных условиях расчёт осадки не приводит к необходимости увеличения ширины подошвы фундамента после расчёта по несущей способности. Запас по расчётной осадке по отношению к максимально допустимой обычно получается в несколько раз. Для более сложных геологических условий расчёт и проектирование фундаментов должен выполняться квалифицированным специалистом после проведения инженерных изысканий.
Заключение
Расчёт ленточного фундамента выполняется согласно действующим строительным нормам и правилам, в первую очередь СП 22.13330.2011. Точный расчёт фундамента по несущей способности и его осадки невозможен без отчета об инженерно-геологических изысканиях.
Приближенным образом требуемая ширина ленточного фундамента может быть определена на основании усредненных показателей несущей способности тех или иных видов грунтов, приведенных в СП 22.13330.2011. Расчёт осадки обычно не показателен для простых, однородных геологических условий в рамках «частного» строительства (легких строений малой этажности).
Принятие решения о самостоятельном, приближенном, неквалифицированном расчёте ширины подошвы ленточного фундамента владельцем будущего строения неоспоримым образом возлагает всю возможную ответственность на него же.
Целесообразность применения он-лайн калькуляторов вызывает обоснованные сомнения. Правильный результат можно получить, используя методики расчёта, приведенные в нормах и справочной литературе. Готовые калькуляторы лучше применять для подсчета требуемого количества материалов, а не для определения ширины подошвы фундамента.
Точный расчет ленточного фундамент не так уж прост и требует наличия данных по грунтам, на которые он опирается, в виде отчета по инженерно-геологическим изысканиям. Заказ и оплата изысканий, а также кропотливый расчет окупятся сторицей правильно рассчитанным фундаментом, на который не будут потрачены лишние деньги, но который выдержит соответствующие нагрузки и не приведет к развитию недопустимых деформаций здания.
Читайте также: