Сбор нагрузок на ленточный фундамент пример
Обновлено: 25.04.2024
Чаще всего частные дома строят на ленточном фундаменте. В этой статье изложен пример расчета ленточного фундамента по второму предельному состоянию, точнее первая его часть – с определением ширины подошвы ленточного фундамента в зависимости от расчетного сопротивления грунта.
В одном расчете всех нюансов не охватить, поэтому тем, кто хочет разобраться с расчетом фундаментов и не упустить ни одной детали, стоит обратиться к «Пособию по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83)», стр. 93 – 199.
До того, как приступать к расчету, нужно выяснить, что же нам нужно сделать. Расчеты фундаментов выполняются по первому и по второму предельному состоянию. И в отличие от других конструкций здесь важнее выполнить расчет по второму предельному состоянию (по деформациям основания), а по первому предельному состоянию (по прочности основания) расчет выполнять нужно в редких случаях (см. п. 2.259 пособия). Объясняется такая особенность тем, что возникновение деформаций основания возникнет быстрее, чем нарушение прочности, и эти деформации сразу вызовут разрушение здания. Вообще в расчете ленточного фундамента мы, по сути, выполняем расчет грунтового основания, а не фундамента, и по итогам этого расчета подбираем такую ширину ленты, чтобы основание не деформировалось и не разрушилось.
Исходные данные для расчета ленточного фундамента.
Для расчета принят стандартный ленточный фундамент под наружную стену дома. Уровень природного рельефа не совпадает с уровнем будущей планировки срезкой, в расчет можно было не вводить понятие уровня природного рельефа вообще, но т.к. в инженерно-геологическом разрезе все значения завязаны именно на уровне природного рельефа, то намного легче не пересчитывать все данные по грунтам и не плодить возможные ошибки, а просто внести в расчет это значение.
Обратите внимание, что значение А3 должно быть не меньше глубины промерзания грунта. А уровень пола этажа всегда желательно делать выше уровня планировки срезкой (это обусловлено вопросами гидроизоляции и теплотехники).
Классическое начало расчета – это исходные данные. Коэффициентов в нашем расчете не много, точнее он один и равен единице, поэтому в формулах мы его упустим. Геометрия стены была показана выше на рисунке.
Важным моментом является уровень грунтовых вод. Дело в том, что любые грунты в замоченном состоянии, как правило, имеют худшие показатели, чем в нормальном. И это обязательно нужно учитывать в расчете.
Последнее значение L = 1 м означает, что мы делаем расчет не всей стены (сколько бы метров она не была), а лишь одного ее погонного метра – это удобное допущение, позволяющее проще оперировать с данными нагрузок, площадей и т.п.
Характеристики грунта в данном расчете взяты из инженерно-геологического отчета – и взяты именно расчетные значения характеристик для расчета оснований по деформациям.
Имеется три слоя грунта, и в третьем, самом глубоком на уровне 5 метров от поверхности залегают грунтовые воды.
Номер слоя грунтов
Удельный вес, т/м 3
Модуль деформации, т/м 2
Сцепле- ние, т/м 2
Угол внутр. трения
Коэфф. Пористо- сти
Ограничение давления, т/м 2
Водонасыщен- ное состояние
Водонасыщен- ное состояние
Для данного расчета нам не понадобятся коэффициент пористости и модуль деформации, но они будут нужны при расчете осадок фундамента.
Для чего нужны две характеристики – природное и водонасыщенное состояние. Как видно из таблицы, иногда грунт в водонасыщенном состоянии имеет иные характеристики (больший удельный вес и меньший модуль деформации). А в водонасыщенном состоянии грунт оказывается в двух ситуациях – при наличии грунтовых вод и при прорыве коммуникаций (верхние 1-2 метра грунта). Так как в нашем случае грунтовые воды находятся в ИГЭ-3 (ИГЭ – это инженерно-геологический элемент, по-простому – слой грунта), то для расчета мы разделили его на два слоя – третий и четвертый, для третьего мы потом выберем характеристики в природном состоянии, для четвертого – в водонасыщенном.
Еще следует обратить внимание на ограничение давления. Если какой-то слой грунта имеет неблагоприятные характеристики (чаще всего это просадочные свойства, но бывает, что новый фундамент строится вблизи существующего – это тоже повод поразмыслить), то мы можем ограничить давление на этот слой. В нашем случае ИГЭ-2 – просадочный суглинок с начальным просадочным давлением 16,5 т/м 2 , т.е. при таком давлении под подошвой грунт резко начинает деформироваться, чего мы допустить не должны. Поэтому мы задаем начальное просадочное давление для этого слоя несколько меньшим, чем 16,5 т/м 2 , чтобы иметь запас. Слой ИГЭ-2 является основанием для фундамента, но если бы он был где-то глубже, то согласно п. 2.177 пособия, расчетное сопротивление следует определять по наиболее слабому грунту – об этом забывать не следует.
Итак, исходные данные по грунтам сведены ниже в расчетную таблицу.
Последней частью исходных данных являются данные о грунте обратной засыпки и нагрузках.
Нагрузки в нашем примере следующие:
- нагрузка на грунте обычно задается в расчетах 1,0 т/м 2 , если нет каких-то других данных. Эта величина может показаться завышенной, но ситуации всякие могут быть – либо гору песка насыпете, либо крыльцо бетонное сделаете, либо машина груженая подъедет – лучше подстраховаться;
- нагрузка на стену подвала в уровне пола этажа – это нормативная полная нагрузка от веса конструкций здания, от временных нагрузок на перекрытии и снеговой нагрузки на крыше – в общем, от всех возможных нагрузок, которые будут воздействовать на наш фундамент. Нагрузка в нашем случае взята из примера сбора нагрузок для фундамента по оси «1», т.е. для фундамента под крайнюю стену, и равна она сумме постоянных и временных нагрузок из шестой таблицы примера 7391 кг/м + 724 кг/м = 8115 кг/м = 8,115 т/м (так как расчет у нас ведется на 1 погонный метр фундамента, то нагрузка Nс берется уже не в тоннах на метр, а в тоннах);
- нагрузка на пол этажа 0,2 т/м2 подбирается в зависимости от типа помещения на первом этаже и берется из таблицы 6.2 ДБН «Нагрузки и воздействия».
Для дальнейшего расчета нам нужно определить предварительную ширину подошвы. Для этого из таблиц 45-50 пособия мы предварительно подбираем значение расчетного сопротивления грунта, а затем находим предварительную ширину подошвы, разделив нагрузку от конструкций дома на это расчетное сопротивление. Округляем всегда в большую сторону!
Определение расчетного сопротивления грунта основания и ширины подошвы фундамента (расчет основания по деформациям – по 2 предельному состоянию).
Прежде всего, необходимо определить, какой слой грунта является основанием для нашего фундамента и выбрать для него угол внутреннего трения и удельное сцепление из исходных данных.
Обратите внимание, что удельный вес грунта нужно брать с учетом водонасыщенного состояния. В нашем случае водонасыщен 4 слой (т.к. он находится ниже уровня грунтовых вод).
Если в инженерно-геологическом отчете вы не найдете значения удельного веса грунта в водонасыщенном состоянии, можно воспользоваться формулой (36) пособия.
Далее приступаем к определению расчетного сопротивления грунта.
Значения коэффициентов выбираем из таблицы 43 пособия, при этом нужно учитывать данные пункта 2.178 о том, какие здания относятся к жесткой конструктивной схеме.
Следующим шагом будет окончательное определение ширины подошвы фундамента.
Происходит оно в несколько этапов. Сначала мы определяем ширину подошвы без учета нагрузок от грунта на срезах фундамента и собственного веса фундамента – получаем ширину 0,4 м. Затем с учетом этой ширины определяем нагрузки, которые обязательно нужно учесть в расчете:
- нагрузку от собственного веса конструкций фундамента (стена ниже пола этажа и подошва, здесь 2,5 т/м 3 – собственный вес железобетона; b*t – площадь подошвы; a*(A1-t) – площадь стены);
- нагрузку от собственного веса грунта, лежащего на обрезах фундамента;
- нагрузку от временной нагрузки на грунте и на полу.
Все эти нагрузки зависят от ширины подошвы, и раньше мы их определить не могли.
Затем мы находим общую нагрузку N, действующую на основание, и уточняем ширину подошвы, которая у нас снова получается 0,4 м. На этом подбор ширины можно было бы закончить, если бы не ограничение давления под подошвой фундамента – а у нас оно равно 15 т/м 2 .
Определив среднее давление под подошвой фундамента, мы видим, что оно больше заданного нами ограничения. Это значит, что при ширине подошвы 0,4 м давление под ней будет больше допустимого. Нужно увеличивать ширину подошвы.
Уточняя площадь подошвы с учетом ограничения давления, мы получаем ширину подошвы 0,7 м. Обратите внимание на разницу между шириной подошвы почти в два раза – если бы суглинок не был просадочным, экономия была бы значительной. Но если бы мы не учли эту просадочность в расчете, то при малейшем замокании, дом дал бы неравномерную осадку, которая обязательно привела бы к трещинам.
В конце расчета нам необходимо проверить несколько условий.
Во-первых, нам нужно уточнить все нагрузки, которые увеличились с увеличением ширины подошвы от 0,4 до 0,7 м. Затем мы находим среднее давление под подошвой и убеждаемся, что оно не превышает ограничения давления. Если бы это было не так, пришлось бы еще увеличивать подошву.
Затем нам следует определить максимальное давление под подошвой (или убедиться, что его определять не надо). Дело в том, что помимо условия pср < R = 15 т/м 2 , которое у нас выполняется, нужно проверить еще условие pmax < 1.2R. Откуда берется pmax? Если на подошву не действует момент и все нагрузки проходят через центр тяжести фундамента (либо уравновешены), то давление под всей подошвой равномерное и равно pср, т.е. эпюра давлений – прямоугольная. Но если есть воздействие момента, т.е. суммарная вертикальная сила приложена с эксцентриситетом по отношению к центру тяжести подошвы, то фундамент давит на основание не равномерно, эпюра давления на подошву – трапециевидная, и по краям фундамента возникает с одной стороны максимальное давление pmax, а с другой стороны – минимальное pmin. Если же эксцентриситет большой (например, стена опирается на подошву не посередине), то эпюра превращается в треугольную, а может возникнуть даже отрыв фундамента. Все это очень доступно показано на рисунке 12 пособия.
Итак, в пункте 6.4 расчета мы находим момент относительно центра тяжести подошвы, который возник в связи с тем, что нагрузка на полу значительно меньше нагрузки на грунте со стороны улицы.
Затем в пункте 6.5 находим эксцентриситет и проверяем основные условия:
3) е < b/30 – наш эксцентриситет оказался настолько мал, что при таком его значении допускается считать давление под подошвой равномерным и равным pср, и максимальное значение давление определять не нужно; если бы было е > b/30, то следовало бы определить максимальное давление по формулам п. 2.208 пособия.
В данной статье будет рассмотрен расчет внецентренно нагруженного ленточного фундамента. Такая ситуация встречается особенно часто при устройстве фундаментов под наружные стены – стена может быть сбита относительно оси ленточного фундамента. В итоге вертикальная нагрузка передается не центрально, а с эксцентриситетом, возникает дополнительный изгибающий момент, увеличивается краевое давление под фундаментом и, как следствие, значительно возрастает ширина ленты. Поэтому если ваша стена сбита относительно оси ленточного фундамента хотя бы на 50 мм, ни в коем случае не игнорируйте это, а учтите в расчете.
Пример расчета центрально нагруженного фундамента можно посмотреть здесь. Для наглядности в данном расчете все исходные данные совпадают с тем расчетом – чтобы можно было провести анализ и сделать для себя соответствующие выводы. По причине одинаковых исходных данных многие этапы расчетов будут схожи. Я постараюсь не дублировать пояснения к расчету, а давать только комментарии к отличительным особенностям расчета внецентренно нагруженного ленточного фундамента. Поэтому рекомендую изучить оба расчета – уверена, это будет полезной работой.
Чтобы сравнить, на сколько может увеличиться ширина подошвы ленточного фундамента и убедиться, насколько важен следующий расчет, загляните в таблицу ниже.
Эксцентриситет приложения нагрузки на фундамент
Ширина подошвы по результатам расчета
Ссылка на статью расчета
Как видно из таблицы, при всех остальных одинаковых вводных данных одна лишь величина эксцентриситета сыграла значительную роль в размерах итоговой ширины подошвы ленты.
Исходные данные для расчета ленточного фундамента
На рисунке показана геометрия ленточного фундамента. Уровень природного рельефа взят из инженерно-геологического отчета (как и данные по всем грунтам). При строительстве дома рельеф будет понижен до уровня планировки срезкой, а пол первого этажа будет несколько выше уровня земли на улице.
Очень важным фактором является то, что подземная часть конструкции стены расположена симметрично относительно оси фундаментной ленты. А вот нагрузка от вышележащих конструкций Nc расположена с эксцентриситетом относительно этой оси. Этот эксцентриситет может быть вызван различными ситуациями (см. рисунок ниже), и важно определить не только его величину, но и в какую сторону сбита нагрузка по отношению к оси.
Исходные данные в нашем расчете описывают геометрию стены. Обратите внимание, что расчет можно построить так, чтобы вводить нужно было только значения, помеченные желтым маркером – остальные будут вычисляться автоматически.
Значение А3 должно быть не меньше глубины промерзания грунта в вашем районе. Пол дома нужно делать выше уровня земли.
Для упрощения расчета мы берем не всю длину ленты, какой бы она ни была, а только один ее погонный метр – так и с нагрузками проще будет оперировать, и с площадями.
Характеристики грунта в данном расчете взяты из инженерно-геологического отчета – и взяты именно расчетные значения характеристик для расчета оснований по деформациям.
Как видно из рисунка, фундамент залегает во втором слое грунта ИГЭ-2, а в третьем присутствуют грунтовые воды.
Номер слоя грунтов
Удельный вес, т/м 3
Модуль деформации, т/м 2
Сцепле- ние, т/м 2
Угол внутр. трения
Коэфф. Пористо- сти
Ограничение давления, т/м 2
Водонасыщен- ное состояние
Водонасыщен- ное состояние
Для данного расчета нам не понадобятся коэффициент пористости и модуль деформации, но они будут нужны при расчете осадок фундамента.
В нашем случае ИГЭ-2 – просадочный суглинок с начальным просадочным давлением 16,5 т/м 2 , т.е. при таком давлении под подошвой грунт резко начинает деформироваться, чего мы допустить не должны. Поэтому мы задаем начальное просадочное давление для этого слоя несколько меньшим, чем 16,5 т/м 2 , чтобы иметь запас. Слой ИГЭ-2 является основанием для фундамента, но если бы он был где-то глубже, то согласно п. 2.177 пособия, расчетное сопротивление следует определять по наиболее слабому грунту – об этом забывать не следует.
Итак, исходные данные по грунтам сведены ниже в расчетную таблицу. Обратите внимание, что слоев грунта уже четыре, а не три. Для удобства третий слой разделен на два – сухой и водонасыщенный.
Завершающая часть исходных данных – обратная засыпка и нагрузки.
Нагрузка на стену в нашем случае взята из примера сбора нагрузок "Собираем нагрузки на ленточный фундамент дома" для фундамента по оси «1», т.е. для фундамента под крайнюю стену, и равна она сумме постоянных и временных нагрузок из шестой таблицы примера 7391 кг/м + 724 кг/м = 8115 кг/м = 8,115 т/м (так как расчет у нас ведется на 1 погонный метр фундамента, то нагрузка Nс берется уже не в тоннах на метр, а в тоннах).
Эксцентриситет приложения нагрузки в нашем примере равен 0,1 м, сбита нагрузка в сторону дома.
Расчет ленточного фундамента выполняется методом последовательных приближений. Чтобы от чего-то оттолкнуться, мы задаемся расчетным сопротивлением грунта (оно приближенное и выбирается из таблиц пособия для подходящего грунта). Далее мы находим предварительную ширину подошвы, по значениям которой будем уже более точно определять расчетное сопротивление грунта.
Определение расчетного сопротивления грунта основания и ширины подошвы фундамента (расчет основания по деформациям – по 2 предельному состоянию).
Прежде всего, необходимо определить, какой слой грунта является основанием для нашего фундамента и выбрать для него угол внутреннего трения и удельное сцепление из исходных данных.
Обратите внимание, что удельный вес грунта нужно брать с учетом водонасыщенного состояния. В нашем случае водонасыщен 4 слой (т.к. он находится ниже уровня грунтовых вод).
Если в инженерно-геологическом отчете вы не найдете значения удельного веса грунта в водонасыщенном состоянии, можно воспользоваться формулой (36) пособия.
Далее приступаем к определению расчетного сопротивления грунта.
Значения коэффициентов выбираем из таблицы 43 пособия, при этом нужно учитывать данные пункта 2.178 о том, какие здания относятся к жесткой конструктивной схеме.
В шаге 6.2 мы определим все действующие нагрузки и приблизимся к окончательному определению ширины подошвы фундамента.
Сначала мы просто делим нагрузку на расчетное сопротивление и получаем ширину подошвы даже меньшую, чем ширина стены. Округляем до ширины стены 0,4 м.
Но нам также необходимо узнать нагрузку от собственного веса стены, от грунта на срезах фундамента и от временных нагрузок на грунте и на полу – все они влияют на ширину подошвы фундамента. Т.к. срезов фундамента у нас пока нет, то N1 и Nвр на данном этапе получились равны нулю, а вот собственный вес уже составил 1,5 тонны.
Уточняем ширину фундамента с новой нагрузкой и получаем уже 0,5 м. Конечно, так можно вылизывать до бесконечности, но мы пока проигнорируем N1 и Nвр и найдем среднее давление под подошвой для ширины 0,5 м.
Среднее давление для такой ширины ленты получилось больше, чем мы можем себе позволить при ограничении давления на грунт 15 т/м2. Поэтому мы пересчитываем ширину подошвы до такого размера, чтобы среднее давление было меньше 15 т/м2 – получаем ширину ленты 0,7 м.
Далее мы снова уточняем все нагрузки для ширины ленты 0,7 м. И в п. 6.3 снова определяем среднее давление под подошвой фундамента для уточненных значений – оно оказывается больше нашего ограничения. Тогда в п. 6.3а мы увеличиваем ширину фундамента на столько, чтобы среднее давление под подошвой стало меньше ограничения давления. Когда это произошло, мы снова находим значения всех нагрузок для ширины подошвы 0,8 м, а также уточняем значение расчетного сопротивления грунта. После этого можно определить момент, действующий относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы. Обратите внимание, что Nc*e при нахождении момента берется с минусом в случае, если сбивка нагрузки в сторону дома; если же в сторону улицы, то нужно в формуле ставить знак плюс.
Знак момента дает нам понять о том, с какой стороны будет максимальное давление под подошвой ленточного фундамента.
Следующим шагом мы определяем эксцентриситет и проверяем несколько важных условий (смысл их описан в статье "Расчет ленточного фундамента под наружную стену в доме без подвала")
Дальнейший расчет может пойти двумя путями. Если эпюра давления под подошвой фундамента имеет форму трапеции (при небольшом эксцентриситете), то считать нужно по формуле (50) пособия – у нас так и получилось, и мы будем вести дальнейший расчет по пункту 6.7. Если бы эксцентриситет оказался большим, и эпюра оказалась бы треугольной (это значит, что в фундаменте может даже получиться отрыв от подошвы), то считать нужно было бы уже по формуле (51), а в нашем расчете она прописана в п. 6.8. Я приведу оба пункта в этом примере – вдруг кому-то пригодится алгоритм. Но для этого конкретного случая п. 6.7 является завершающим для расчета.
Сначала мы находим pmax по стандартной формуле, в которой есть только одна особенность: если сила Nc сбита в сторону дома, то в расчете принимает участие qэт (т.е. нагрузка со стороны дома), а если бы сила Nc была сбита в сторону улицы, то вместо qэт у нас бы уже была qгр (нагрузка на грунте со стороны улицы).
После определения pmax прежде всего нужно сравнить его с расчетным сопротивлением грунта. И если бы у нас не было ограничения давления на грунт, то расчет на этом можно было бы закончить. Но pmax превышает заданное ограничение, поэтому мы снова вынуждены увеличивать подошву и пересчитывать все значения (какие-то из них пригодятся нам при расчете осадок фундамента).
И как итог, у нас получается ширина подошвы фундамента 1,2 м.
И напоследок добавлю пункт 6.8, в котором показан алгоритм расчета максимального давления под подошвой в случае с треугольной эпюрой давления.
После того, как расчет выполнен, нужно определить осадку фундамента, но это уже тема отдельной статьи.
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.
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.
Читайте также: