Как рассчитать?
Нагрузка на фундамент определяется совокупностью нагрузок всех составных элементов здания. Чтобы правильно высчитать это значение, нужно посчитать нагрузку стен, кровли, перекрытий, воздействие природных факторов, например, снега, сложить все это вместе и сравнить с тем значением, которое считается допустимым.
Не стоит забывать и о типе почвы, который оказывает прямое влияние на то, какой тип фундамента предпочесть и на какую глубину его закладывать. Например, если на участке очень подвижные и неравномерно сжимаемые почвы, можно использовать фундаментную плиту.
Для того чтобы определение нагрузки было максимально точным, необходимо собрать следующую информацию:
- Какова форма и размер будущего дома.
- Какой высоты будет цоколь, из каких материалов его планируется делать, какова будет наружная его отделка.
- Данные по наружным стенам здания. Нужно учесть высоту, площадь, занимаемую в стенах фронтонами, оконными и дверными проемами, из каких материалов они будут сложены, какие материалы будут использоваться при наружной и внутренней отделке.
- Перегородки внутри здания. Определяют их длину, высоту, площадь, которая будет занята дверными проемами, материал, из которого перегородки будут выполнены, и каким образом будет осуществлена их отделка. Отдельно собираются данные по несущим и не несущим конструкциям.
- Крыша. Учитывают тип кровли, ее длину, ширину, высоту, материал изготовления.
- Расположение утеплителя – на перекрытии чердака или в пространстве между стропилами.
- Перекрытие цоколя (пол на первом этаже). Какого типа оно будет, какую будет иметь стяжку.
- Перекрытие между первым и вторым этажами – те же данные, что и у цокольного перекрытия.
- Перекрытие между вторым и третьим этажом (если планируется многоэтажное здание).
- Перекрытие чердака.
Заранее составленная схема здания, на которой будут указаны размеры самого здания и всех конструкций, поможет в произведении расчетов. Кроме того, нужно учесть удельный вес материалов, из которых сооружены стены, перекрытия, перегородки и материалы отделки.
Вам поможет таблица, где приведено значение массы для материалов, наиболее часто используемых в строительстве.
Далее нужно рассчитать, какую нагрузку оказывает отдельно тот или иной элемент конструкции. Например, кровля. Ее вес равномерно распределяется по тем сторонам фундамента, на которые опираются стропила. Если площадь проекции кровли поделить на площадь сторон, на которые оказывается нагрузка, и умножить на вес используемых материалов, получится искомое значение.
Чтобы определить, какую нагрузку оказывают стены, нужно их общий объем умножить на вес материалов и все это разделить на произведение длины и толщины фундамента.
Нагрузка, оказываемая перекрытиями, рассчитывается с учетом площади тех противоположных сторон основания, на которые они опираются. При этом нужно учитывать, что площадь перекрытий и площадь самого здания должны быть равны между собой. Здесь имеет значение также этажность здания и то, из какого материала выполнен пол на первом этаже – перекрытие подвала. Для расчета нагрузки нужно площадь каждого из перекрытий умножить на вес используемых материалов (см. таблицу) и разделить на площадь тех частей фундамента, на которые оказываются нагрузки.
Немаловажное значение имеют и нагрузки, оказываемые природными климатическими факторами – осадки, ветер и пр. Как пример – нагрузка от снега. Первоначально она сказывается на крыше и стенах, а через них – на фундаменте
Чтобы высчитать снеговую нагрузку, нужно определить, какую площадь занимает снежный покров. Берется величина, равная площади кровли
Первоначально она сказывается на крыше и стенах, а через них – на фундаменте. Чтобы высчитать снеговую нагрузку, нужно определить, какую площадь занимает снежный покров. Берется величина, равная площади кровли.
Данное значение нужно разделить на площадь сторон основания, испытывающих нагрузку, и умножить на величину удельной снеговой нагрузки, которая определяется по карте.
Также нужно рассчитать и собственную нагрузку фундамента. Для этого берется его объем, умножается на плотность используемых при выполнении материалов, и делится на квадратный метр основания. Чтобы вычислить объем, нужно глубину залегания умножить на толщину, которая равна ширине стен.
Как рассчитать стоимость фундамента
В среднем стоимость на конструкцию под ключ начинается от 15 000 м 2 . Но можно сэкономить и выполнить все работы своими руками.
Стоимость готового бетонного раствора колеблется от 700 руб./куб, но можно сократить затраты сделав бетон самостоятельно. Для этого понадобиться песок, гравий и цемент М250 или 400. Средняя цена на цемент от 800 руб. за мешок в 40 кг. КамАЗ песка стоит от 2 500 руб., его хватит на заливку фундамента.
Сокращаются расходы и при выполнении частичных работ, например, вырыть траншею и сделать опалубку своими руками, а залить бетоном, доверить специалистам.
В любом случае не стоит экономить на основании дома, так как оно должен быть надежным и прочным. А как рассчитать и не переплачивать мы подробно рассказали.
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.
Формула Терцаги
Формула Терцаги описывает закономерность уплотнения грунтов и их компрессионное сжатие. Для исследования грунтов редко выбирают метод трехосного сжатия ввиду его сложности, метод одноосного сжатия можно применять лишь к узкому кругу грунтов. Именно поэтому Терцаги рассматривает одноосное сжатие в жесткой таре, где стенки не дают образцу деформироваться.
По мере уплотнения, то есть сокращения объема полостей, давление возрастает. В результате становится понятно, то сумма деформаций образца составляется из пластической и остаточной деформации. (ξ1= ξp+ ξв)
Рис. 4 График нагружения грунта
При выполнении повторного нагружения основанию передаются только упругие деформации.
Повышение несущей способности
На площадках с недостаточной несущей прочностью основания необходимо провести работы по повышению несущей способности грунта.
Есть два основных метода:
- Уплотнение;
- Химические добавки.
В первом случае для достижения большей плотности в грунт вбивают сваи небольшого размера, сокращая количество пустот в породе.
Во втором случае в толщу земли вводят различные химические добавки, сцепляющие между собой отдельные части грунтов.
Еще один способ улучшить характеристики основания — это устройство песчаной подушки под фундамент. После уплотнения она сможет воспринимать и равномерно передавать нагрузку от здания на залегающие ниже породы. Песок не задерживает влагу, не пучинится и является хорошим основанием для строительства дома.
Как рассчитать фундамент под дом с помощью простых формул
В большинстве случаев, заливая фундамент под дом, застройщик не задумывается о расчете глубины его залегания, площади опоры и так далее. Как правило, мы закладываем фундамент как все, а весь расчет сводится к советам соседей по участку и фразам: «Мол, выдержит. Куда он денется?».
Такой подход не всегда бывает правильным, потому что даже на соседних участках бывают отклонения в характеристиках грунта. Ну а что бы не получилось так, что у соседа дом стоит целый, а у вас по всем стена пошли трещины, необходимо сделать хотя бы приблизительные расчеты.
Как правильно рассчитать стоимость фундамента под дом, я уж е рассказывал на конкретных примерах в одной из предыдущих статей. В этой статье поговорим о расчете размеров и свойств самого фундамента.
Какие нагрузки влияют на фундамент
- Нагрузка от самой конструкции.
- Нагрузка от давления грунта.
При правильном расчете фундамент должен выдерживать вес дома, мебели, жильцов, снега и ветра, а так же давление от вспучивания почвы. Вес здания при планировании высчитывается в соответствии со специальными таблицами, в которых указан примерный вес того или иного материала. Высчитать сколько стоит дом, имея эти таблицы не сложно. Вес дома на 1 см 2 /кг должен превышать нагрузку которую выдерживает грунт. Так для некоторых видов грунта эта нагрузка ровняется:
- Гравий и крупный песчаник — 3,5-4,5 кг/см 2 .
- Мелкий песчаник — 2-3 кг/см 2
- Глинистая твердая почва — 3-6 кг/см 2 .
- Щебенка — 5-6 кг/ см 2 .
Делая расчет не нужно забывать, что сама конструкция основания тоже имеет определенный вес. В любом случае расчет конструкции всегда индивидуален для различных участков и строений.
Все нагрузки на фундамент разделяют на постоянные (крыша, стены, балки перекрытий, гидроизоляция и т.д.) и временные (снежный покров, ветровые и т.д.).
Рассчитываются общая нагрузка (сам дом, фундамент, система утепления) и при эксплуатации (мебель, люди проживающие и т.п.).
Как высчитывается нагрузку на фундамент
- Кирпич и бетон — 1880-2200 кг/м 3 ,
- Камень бытовой — 1600-1800 кг/м 3 ,
- Вес стен деревянного дома:
- Каркасно — панельный — 30-50 кг/м 2 ,
- Брусовый, оцилиндрованное и рубленное бревно — 70-100 кг/м 2 .
Для определения нагрузки важно знать вес перекрытий:
- Цокольные перекрытие — 100-300 кг/м 2 ,
- Чердачные перекрытие — 150-300 кг/м 2 ,
- Железобетонные перекрытие — 500 кг/м 2 .
Удельный вес кровли:
- Листовая сталь — 20-20 кг/м 2
- Рубероид — 30-50 кг/м 2
- Шифер — 40-50 кг/м 2
- Керамическая черепица — 60-80 кг/м 2 .
Зная эти данные можно высчитать примерный вес дома.
Посмотрим, как можно использовать эти показатели на реальном примере:
По плану бедующий дом имеет размеры 8х5 с одной внутренней стеной. Высота здания 3 м. Для того чтобы узнать длину стен: 5+8+5=18 м. Высчитываем площадь стен: 18х3=54 м2.
Для вычисления пощади цокольных перекрытий составим произведение длинны и ширины дома: 5х8=40 м 2 . Чердачные перекрытия имеют одинаковую площадь с цокольными, значит тоже 40 м2.
Чтобы высчитать площадь кровельного перекрытия нужно знать размеры листа. Пусть это будет лист 6Х2 м. Площадь: 6х2=12 м 2 . Всего будут использовано 8 листов: 8х12 =96 м 2 .
Зная эти цифры легко можно сосчитать постоянную нагрузку на фундамент. Причем эту цифру нужно округлить до максимальной.
Следующим этапом рассчитывается вес и площадь фундамента
Расчет нагрузки на фундамент
В качестве примера для расчета будет рассмотрено одноэтажное здание 6X8 метров с высотой потолков 3 метра, длина простенков в доме составляет 10 метров, а толщина 0,1 м. Нагрузка на фундамент рассчитывается следующим образом. Длина стен равна:
После этого вычисляется объем стен, в данном случае считается, что они все толщины 10 см:
V=L*H*T V=38*3*0.1=11.4 м3.
Из таблиц берется коэффициент плотности материала P, из которого выполнены стены, и масса стен обсчитывается по формуле:
Вес перекрытий и кровли высчитывается при помощи таблиц, умножая их предварительно высчитанную площадь на удельный вес материала, из которого они состоят.
Выбор типа фундамента
Перед тем, как начать расчеты, необходимо выбрать тип используемого фундамента соответственно обстоятельствам:
Ленточный фундамент – самый универсальный тип, поскольку является надежным и долговечным, подходит для зданий любой высотности, в здании можно обустроить подвал. Минусом является большой расход материалов и громоздкость конструкции. Представляет собой заглубленную в землю ленту из армированного бетона, вылитую на подушке из песка и щебня.
Столбчатый фундамент – представляет собой заглубленные в землю на определенном расстоянии друг от друга бетонные столбы, соединенные балками. Подходит для возведения малоэтажных (1-2 этажа) домов из бруса, из сип-панелей, или срубов. Данный вид фундамента подойдет для почв, где нет резких температурных колебаний.
Плиточный – требует предварительного заглубления грунта, а неровности почвы под ним выравниваются подсыпкой песка, щебня или бетона.
Свайный – состоит из соединенных балками и железобетонными плитами свай. Применяется в условиях зыбких почв, для строительства легких многоэтажных зданий. Монтаж свай требует применения множества строительной техники и обходится недешево.
Исходные данные для вычисления
Расчет кубатуры выемки считается одним из важных этапов для определения трудозатрат и стоимостных показателей по выборке земли. По объемам грунта принимают методы исполнения работ, разрабатываются технологические приемы для ключевых процессов строительства, рассчитывают сметы СМР и технико-экономические показатели.
По полученным результатам устанавливается необходимость численности персонала, строительной техники, транспортных машин и стройматериалов.
Площадь является ключом к расчету объема. Большинство формул содержат в себе формулу площади для простейших геометрических фигур от круга до параллелограмма. Для определения кубатуры полученную площадь умножают на высоту. Если котлован не имеет правильной формы, его можно условно разбить на более мелкие классические конфигурации.
Характеристики днища в плане, определяют на стадии проектирования, с учетом геометрии фундамента, методов возведения, а также промежутка для опалубки. Этот параметр будет зависеть от двух базовых характеристик — глубины промерзания почвы и уровня подпочвенных вод по периметру котлована.
Найти глубина выемок можно по проектным данным: от «черной» или «нулевой» отметки плоскости земли до отметки закладки фундаментного основания и понижается на величину толщины снятия растительного грунта, если этот объем подсчитываться дополнительно.
При выборе ширины и длины выемки, имеющей вертикальные стенки должны принимать во внимание характеристику подвала и фундаментов, в том числе толщину изоляционного слоя и опалубку с креплениями. Крутизна откоса котлована — это отношение высоты котлована к длине откоса
На этот показатель влияет качество грунта и высота котлована. Для выполнения расчета объема выемки, потребуется знать ее базовые величины
Крутизна откоса котлована — это отношение высоты котлована к длине откоса. На этот показатель влияет качество грунта и высота котлована. Для выполнения расчета объема выемки, потребуется знать ее базовые величины.
Например, если яма имеет габариты:
- Ширина (В): 10 м;
- длина (L): 16 м;
- глубина (Н), 3 м;
- глубина выемки и длина откоса, 1:2 (один к двум);
- периметр выемки равняется, 52 м;
- площадь котлована будет равна, 160 м2;
- кубатура грунта, 948 м3.
Если у разработчика имеются данные поперечного сечения поля, использование их является предпочтительным при расчете объема. Данные поперечного сечения, обозначены в проекте и представляют информацию о высоте и местоположения точек на грунте. Эти точки могут быть использованы в качестве координат для определения площади.
Расчёт нагрузки на ленточный фундамент
Определение нагрузки на ленточное основание начинается с подсчёта массы самой ленты, для чего используется следующая формула:
Pфл= V × q.Расшифровка формулы:V – объём стен;q – плотность материала основания.
Необходимо произвести суммирование всех типов давления на фундамент, для чего можно воспользоваться следующей формулой: (Pд+Pфл+ Pсн+Pв)/ Sф.
Внимание! Важно, чтобы результат вычислений, выражающийся в удельной нагрузке, был меньше допустимых значений сопротивления почвы. Разница должна составлять порядка 25%, что необходимо для компенсации неточностей
Получение точных сведений, возможно при учёте видов стен, надо определить, какие из них несущие и выполняют функцию удержания перекрытий, лестничных пролётов, стропил. Выявляются самонесущие стены, выполняющие функцию поддержания исключительно собственной массы.
Исходя из этих данных, определяют под какую сторону закладывать стены определённой ширины, с обязательной проверкой допустимых значений.
Расчёты нагрузки в программе «APM Civil Engineering»
Расчет ленточного фундамента: определяем ширину подошвы
При расчете ленточного фундамента необходимо будет определить два его параметра:
- глубина заложения + высота цоколя = высота;
- ширина ленты;
Третий — длина — известен. Это сумма длин всех стен, под которыми будет закладываться фундамент.
Глубина заложения во многом определяется в зависимости от типа находящихся под подошвой грунтов. Общие рекомендации можно найти в таблице, а описание определения глубины заложения читайте в статье «Какой глубины должен быть фундамент».
Таблица с рекомендуемой глубиной заложения фундамента в зависимости от типа грунта и уровня подземных вод (для увеличения размеров картинки щелкните по ней правой клавишей мыши)
Пусть мы примем, что глубина залегания фундамента для наших условий — ниже уровня промерзания грунта, высота цоколя — 20 см. Грунт промерзает в нашем регионе на 1,4 м. По рекомендациям фундамент должен находится на 15 см ниже уровня промерзания. Получаем общую высоту: 1,4 м + 0,2 м + 0,15 м = 1,75 м.
Теперь нужно рассчитать ширину ленточного фундамента. Она зависит от расстояния, на котором находятся стены и материала, из которого будем его строить. Рекомендованные значения приведены в таблице.
Выбираете ширину фундамента в зависимости от материала и расстояния между стенами (для увеличения размеров картинки щелкните по ней правой клавишей мыши)
Расчет нагрузки на фундамент
Теперь нужно найти, с какой силой будет давить дом на фундамент. Для этого общую массу дома (масса всех элементов + полезная нагрузка + снеговая) делим на площадь фундамента.
Площадь ленточного фундамента находим умножив ее длину на выбранную в предыдущем пункте ширину. Потом общую нагрузку от дома делим на площадь фундамента в квадратных сантиметрах. Получаем удельную нагрузку на каждый квадратный сантиметр ленточного фундамента.
Пример. Пусть нагрузка от дома 408000 кг, площадь ленточного фундамента (длинна 4400 см, ширина 30 см) — 132000 см2. Разделив эти значения, получаем: на каждый сантиметр давит 3,09 кг.
Теперь необходимо узнать, выдержат ли грунты под подошвой фундамента это значение. Любой грунт в состоянии выдержать какое-то давление. Эти значения просчитаны и занесены в таблицу. Находим тип грунта под подошвой фундамента (определяется геологическими исследованиями) и смотрим его удельную несущую способность.
Несущая способность грунтов — сравниваем найденную нагрузку от дома с нормативной для вашего грунта
Если несущая способность грунта больше чем нагрузка от дома, все выбрано правильно. Если нет, необходимо вносить корректировки.
Корректировка параметров
Если нагрузка, передаваемая через ленточный фундамент, для данных грунтов велика, выхода два: использовать при строительстве более легкие материалы или увеличить ширину ленты.
Изменение материала очень трудоемко: часто изменение одного материала тянет за собой цепочку изменений параметров целого ряда других. В результате расчет массы приходится переделывать. Потому чаще увеличивают толщину ленты в фундаменте. Этим увеличивается уменьшается удельная нагрузка.
Но слишком широкий ленточный фундамент (шире 60 см), особенно глубокого заложения, невыгоден экономически: большой расход материала и трудозатараты. В этом случае необходимо сравнивать стоимость нескольких типов фундамента.
Ширину монолитно-ленточного фундамента подбирают исходя из рассчитанной нагрузки от дома и несущей способности грунтов
Не забудьте после изменения ширины ленты пересчитать ее массу и соответствующим образом откорректировать массу строения.
Сваи как панацея современного строительства
Расчет нагрузки свайного фундамента наверно самый востребованный. Если грунт имеет большие показатели по просадке, актуальным будет рассмотрение вопроса об использовании свай. Хотя в последнее время за счет того, что при возведении этого типа основания меньше трудоемкость и количество затрат, его используют и на достаточно плотных почвах, в качестве экономного варианта.
Места основной нагрузки
Винтовой фундамент (или основание на винтовых сваях) для вычисления способности выдержки требует таких исходных данных:
- площадей кровли и чердачного покрытия;
- перекрытий;
- внешних и внутренних силовых стен;
- общий периметр основания.
Его выбор значительно сокращает количество земляных работ. К тому же для него не нужно проводить дополнительные подготовительные этапы. В таком случае вычисляются нагрузки на сваи фундамента.
Чтобы выбрать, какие же лучше использовать сваи, нужно определить все возможные особенности конструктива будущего здания. В последнее время все чаще для такого вида используются винтовые сваи для фундамента. Они имеют множество преимуществ. В первую очередь, уменьшается объем бетона и других дополнительных материалов. К одному из главных преимуществ относится возможность возведения базы сооружения на «тяжелых» и проблемных местностях. Пример такой местности – болото, торфяной грунт, местность с уклоном.
Распределение веса на грунт
После сбора всех нагрузок от здания их необходимо суммировать для определения общего веса строения. Это лучше делать в табличном виде, отдельно записав вес покрытия, перекрытий, временных нагрузок, нагрузку от снега и стен
При проектировании дома важно добиться более равномерного распределения нагрузку на фундамент, иначе возможны просадки грунта
Каждый грунт способен принять определенное воздействие. Оно зависит от его механических характеристик и состава. В среднем, приблизительный расчет ведут исходя из значения 2 кг/см2. Например рассмотрим такую ситуацию: общий вес дома с фундаментом – 150 000 кг. Фундамент ленточный длиной 40 м и шириной 40 см. Площадь опоры – 40×4000= 160000 см2. То есть нагрузка на грунт составит 150 000/160 000 = 0,94 кг/см2. Фундамент полностью удовлетворяет требованиям. Даже, при необходимости, возможно уменьшить его ширину до 30 см.
Распределение нагрузки на столбчатый фундамент проводится таким же образом. Этот же дом, весом 150 000 кг на 16 столбах сечением 40×40 см создаст нагрузку в 150 000/25600=5,9 кг/см2, что недопустимо. Требуется изменение типа фундамента, увеличение количества столбов или замена материалов на более легкие.
Конечно, есть и слабые грунты, несущая способность которых меньше средней. Это нужно учитывать и не пренебрегать инженерно-геологическими изысканиями на строительном участке.
Нагрузка на свайный фундамент рассчитывается исходя из количества свай. Каждый стержень в определенных условиях способен воспринять определенную нагрузку и передать ее грунту. Ее значения определяются типом свай и видом грунта. Висячие сваи передают нагрузку боковыми поверхностями с использованием силы трения. Стоячие – опираются на скальные породы, и способны воспринимать большие нагрузки. При покупке готовых свай у производителя обязательно узнают их несущую способность.
Определение допустимой несущей способности грунта проводят и лабораторными испытаниями во время инженерно-геологических изысканий.
Расчет ленточного фундамента: определяем ширину подошвы
При расчете ленточного фундамента необходимо будет определить два его параметра:
- глубина заложения + высота цоколя = высота;
- ширина ленты;
Третий — длина — известен. Это сумма длин всех стен, под которыми будет закладываться фундамент.
Глубина заложения во многом определяется в зависимости от типа находящихся под подошвой грунтов. Общие рекомендации можно найти в таблице, а описание определения глубины заложения читайте в статье «Какой глубины должен быть фундамент».
Таблица с рекомендуемой глубиной заложения фундамента в зависимости от типа грунта и уровня подземных вод (для увеличения размеров картинки щелкните по ней правой клавишей мыши)
Пусть мы примем, что глубина залегания фундамента для наших условий — ниже уровня промерзания грунта, высота цоколя — 20 см. Грунт промерзает в нашем регионе на 1,4 м. По рекомендациям фундамент должен находится на 15 см ниже уровня промерзания. Получаем общую высоту: 1,4 м + 0,2 м + 0,15 м = 1,75 м.
Теперь нужно рассчитать ширину ленточного фундамента. Она зависит от расстояния, на котором находятся стены и материала, из которого будем его строить. Рекомендованные значения приведены в таблице.
Выбираете ширину фундамента в зависимости от материала и расстояния между стенами (для увеличения размеров картинки щелкните по ней правой клавишей мыши)
Расчет нагрузки на фундамент
Теперь нужно найти, с какой силой будет давить дом на фундамент. Для этого общую массу дома (масса всех элементов + полезная нагрузка + снеговая) делим на площадь фундамента.
Площадь ленточного фундамента находим умножив ее длину на выбранную в предыдущем пункте ширину. Потом общую нагрузку от дома делим на площадь фундамента в квадратных сантиметрах. Получаем удельную нагрузку на каждый квадратный сантиметр ленточного фундамента.
Пример. Пусть нагрузка от дома 408000 кг, площадь ленточного фундамента (длинна 4400 см, ширина 30 см) — 132000 см2. Разделив эти значения, получаем: на каждый сантиметр давит 3,09 кг.
Теперь необходимо узнать, выдержат ли грунты под подошвой фундамента это значение. Любой грунт в состоянии выдержать какое-то давление. Эти значения просчитаны и занесены в таблицу. Находим тип грунта под подошвой фундамента (определяется геологическими исследованиями) и смотрим его удельную несущую способность.
Несущая способность грунтов — сравниваем найденную нагрузку от дома с нормативной для вашего грунта
Если несущая способность грунта больше чем нагрузка от дома, все выбрано правильно. Если нет, необходимо вносить корректировки.
