Что такое нормативные нагрузки на фундамент

Нормативные нагрузки на фундамент представляют собой совокупность внешних и внутренних воздействий, которые воздействуют на конструкцию здания и передаются на его основание. К ним относятся собственный вес здания, нагрузки от мебели и оборудования, а также климатические воздействия, такие как снег, ветер и земляные давления. Эти нагрузки необходимо учитывать при проектировании фундамента для обеспечения его прочности, устойчивости и долговечности.

Разделение нагрузок на статические и динамические также играет важную роль в расчетах. Статические нагрузки действуют постоянно в течение времени, тогда как динамические могут возникать внезапно, например, от землетрясений или сильного ветра. Правильная оценка и распределение этих нагрузок позволяет избежать деформаций и разрушений фундамента, обеспечивая безопасность и эксплуатационные характеристики всего здания.

Пример расчета необходимого числа столбчатых фундаментов

Здравствуйте Арнольд Максимович! Дачный дом (из бруса) сел на северную сторону на 15 см. Фундамент — на сбитой глине. Грунт — песок или суглинок. Хочу подвести столбчатый фундамент.

Сведения о строительстве — в основном из вашей книги "С чего начать". По ней и пытаюсь рассчитать фундамент. В разделе "Подсчёт нагрузки" приведен учёт нормативных нагрузок. Общая их сумма составляет 325 кг/м 2 (для Подмосковья, думаю, она такая же и для Казани). Не написано, что делать далее с этой нагрузкой.

Правильно ли будет определить общую нагрузку на фундамент, как сумму нормативной нагрузки, умноженной на площадь основания дома, и вес?

В третьем и четвёртом изданиях "Энциклопедии обустройства" в начале главы "Фундаменты для садовых построек" я дал исходные данные для расчёта потребного количества сборных столбчатых фундаментов. Однако, к сожалению, не учёл, что большинству читателей, которые не являются специалистами в строительном деле, этих данных без конкретного примера расчётов явно недостаточно.

О чём, кстати, получил большое количество писем с вопросами: "А как?!". В том числе приведённое выше, которое пришло совсем недавно по Интернету.

Учитывая вопросы читателей, я в корне переделал раздел "Подсчёт нагрузок", добавив конкретный пример расчёта необходимого числа столбчатых фундаментов, чтобы даже самый далёкий от строительства человек мог подсчитать конструктивные и нормативные нагрузки для расчёта столбчатых фундаментов на любых грунтах. В качестве примера я взял одноэтажный дом с размерами в плане 6,0×6,0 м (рис. 1) с рублеными стенами из бруса сечением 150×150 мм (объёмный вес бруса — 800 кг/м 3 ), обшитыми снаружи вагонкой по рулонной гидроизоляции. Цоколь дома — бетонный, высотой 0,8 м и шириной 0,2 м (объёмный вес бетона — 2100 кг/м 3 ), на железобетонной рандбалке сечением 0,20×0,15 м (объёмный вес железобетона-2400 кг/м 3 ). Высота стен — 3,0 м. Крыша — двускатная, кровля — из волнистого шифера. Цокольное и чердачное перекрытия — дощатые по деревянным балкам сечением 150×50 мм, утеплённые минераловатными плитами (объёмный вес утеплителя — 300 кг/м 3 ).

Рис 1. План цокольного этажа и распределение конструктивных нагрузок по осям.

За расчётные я взял установленные СНиПом нормативные нагрузки (нормативные равномерно распределённые нагрузки на перекрытия устанавливаются СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия" в зависимости от назначения помещения): — для жилых помещений, то есть на цокольное перекрытие — 150 кг/м 2 ; — для чердачного перекрытия — 75 кг/м 2 .

Коэффициент перегрузки для нормативных нагрузок (равный 1,4) в расчётах не учитывал. Думаю, для лёгкого дачного домика он не нужен. И без него, чтобы использовать нормативную нагрузку на цокольное перекрытие, равную 150 кг/м 2 , нужно на каждый квадратный метр поставить по 2,2 человека средней упитанности. Умножаем 36 м 2 на 2,2.

Получим, что для воспроизведения нормативной нагрузки потребуется 79,2 человека. Правда, на чердачное перекрытие — в два раза меньше, но всё одно и так заведомо много больше реального. А вот нормативную снеговую нагрузку, равную для средней полосы России 100 кг/м 2 на площадь горизонтальной проекции крыши, нужно учитывать обязательно. Хотя о такой снеговой нагрузке в последние десятилетия можно только мечтать, но принимать в расчёт нужно.

Перейдём непосредственно к расчётам.

Рис 2. Распределение равномерных нормативных нагрузок цокольного и чердачного перекрытий.

На рис. 1 и рис. 2 видно, что на фундаменты по различным осям приходятся различные нагрузки. По осям "1", "2" и "3", на которые опираются балки перекрытий, приходятся самые большие нагрузки, причём наибольшая — по оси "2", по осям же "А" и "В" нагрузки существенно меньше. А теперь давайте подсчитаем нагрузки на фундаменты по каждой из осей.

Определяются они, как я уже говорил, суммированием всех конструктивных и нормативных нагрузок.

НАГРУЗКИ ПО ОСЯМ "1"И "3"

Конструктивные нагрузки: 1) от сруба стены: 6 м х 3 м = 18 м 2 . Умножаем на суммарную толщину стены ~ 0,2 м (с учётом наружной обшивки). Получаем 3,6 м 3 , а вес — 3,6 м 3 х 800 кг/м 3 = 2800 кг или ~ 3,0 т; 2) от рандбалки: 0,2 м х 0,15 м х 6,0 м = 0,18 м 3 х 2400 кг/м 3 = 430 кг или ~ 0,5 т; 3) от цоколя: 0,2 м х 0,8 м х 6,0 м = 0,96 м 3 х 2100 кг/м 3 = 2160 кг или ~ 2,0 т; 4) от цокольного перекрытия. Посчитаем суммарный вес всего перекрытия, а затем возьмем 1/4 часть от него (на рис. 1 обозначено одинарной штриховкой). Лаги сечением 50×150 мм установлены с "шагом" 50 см — всего 2,0 м 3 . Их вес равен 2,0 м 3 х 800 кг/м 3 = 1600 кг или ~ 1,6 т. Посчитаем вес настила пола и подшивки толщиной 30 мм. Объём — 0,06 м х 36 м 2 = 2,16 м 3 . Умножаем его на 800 кг/м 3 , получаем 1700 кг или ~ 1,7 т. Минераловатный утеплитель — толщиной 0,15 м. Объём равен 0,15 м х 36 м 2 = 5,4 м 3 . Умножив на плотность 300 кг/м 3 , получим 1620 кг или ~ 1,6 т. Всего: 1,6 + 1,7 + 1,6 = 4,9 т или ~ 5,0 т. Делим на четыре, получим 1,25 т, округлённо ~ 1,3 т; 5) от чердачного перекрытия ~ 1,2 т; 6) от крыши: суммарный вес одного ската (1/2 всей кровли) с учётом веса стропил, обрешётки и шифера — всего 50 кг/м 2 х 24 м 2 =1200 кг или ~ 1,2 т.

Нормативные нагрузки (на каждую из осей "1"и "3" приходится 1/4 часть нормативной нагрузки на перекрытие): 1) от цокольного перекрытия: (6,0 м х 6,0 м)/4 = 9 м 2 х 150 кг/м 2 = 1350 кг или ~ 1,4 т; 2) от чердачного перекрытия: вдвое меньше, чем от цокольного перекрытия или ~ 0,7 т; 3) от временной снеговой нагрузки: (100 кг/м 2 х 36 м 2 )/2 = 1800 кг или ~ 2,0 т. Итого: Все конструктивные нагрузки в сумме: 9,2 т или ~ 9200 кг. Все нормативные нагрузки в сумме: 4,1 т или ~ 4100 кг. Всего на каждую из осей "1" и "3" приходится нагрузка, равная ~ 13300 кг.

НАГРУЗКИ ПО ОСИ "2"

Конструктивные нагрузки: 1) нагрузки от сруба стены, рандбалки и цоколя будут точно такими же, как и для оси "1" или "3": 3,0 т + 0,5 т + 2,0 т = 5,5 т; 2) нагрузки от цокольного и чердачного перекрытий будут в два раза выше, чем рассчитанные для осей "1" и "3" ( см. рис 1. двойная штриховка): 2,6 т +2,4 т = 5,0 т.

Нормативные нагрузки: 1) от цокольного перекрытия: 2,8 т; 2) от чердачного перекрытия: 1,4 т. Итого: Все конструктивные нагрузки в сумме: 10,5 т или ~ 10500 кг. Все нормативные нагрузки в сумме: 4,2 т или ~ 4200 кг. Всего на ось "2" приходится нагрузка, равная ~ 14700 кг.

НАГРУЗКИ ПО ОСИ "А" И ОСИ "В"

По этим осям в расчёт берутся только конструктивные нагрузки от сруба стен, рандбалок и цоколей, то есть 3, 0,5 и 2 т соответственно. Фундаменты по этим осям не несут ни конструктивные, ни нормативные нагрузки от перекрытий, ибо их несут фундаменты под продольными стенами по осям "1", "2" и "3". Следовательно, нагрузки на фундаменты от каждой из этих стен будут равны 3,0 т + 0,5 т + 2,0 т = 5,5 т или ~ 5500 кг.

РАСЧЁТ НЕОБХОДИМОГО ЧИСЛА СТОЛБЧАТЫХ ФУНДАМЕНТОВ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ГРУНТОВ

А теперь давайте подсчитаем, сколько потребуется для нашего домика сборных столбчатых фундаментов с башмаками диаметром 30 см, исходя, естественно, из расчётных сопротивлений грунтов (R). При расчётном сопротивлении грунта R=2,5 кг/см 2 (наиболее часто встречающееся значение) и опорной площади башмака 706 см 2 (для упрощения вычислений округлим до 700 см 2 ), несущая способность одного столбчатого фундамента будет Р = 2,5 кг/см 2 х 700 см 2 = 1750 кг.

Для грунта с расчётным сопротивлением R = 1,5 кг/см 2 Р = 1,5 кг/см2 х 700 см 2 = 1050 кг. А при минимальном табличном значении R = 1 кг/см 2 , несущая способность одного столбчатого фундамента будет, естественно, ещё меньше: Р = 1,0 кг/см2 х 700 см 2 = 700 кг.

Как я уже говорил, в результате моих экспериментов, которые я провожу уже более десяти лет, установлено, что расчётное сопротивление обводнённых грунтов бывших болот значительно, почти вдвое ниже минимального значения табличного расчётного сопротивления, равного 1,0 кг/см 2 , и составляет на глубине 1,5 м примерно 0,5. 0,6 кг/см 2 . Таким образом, на обводнённых грунтах бывших болот, имеющих расчётное сопротивление R = 0,6 кг/см 2 , несущая способность одного столбчатого фундамента с башмаком 30 см составит Р = 0,6 кг/см 2 х 700 см 2 = 420 кг. Имея эти данные, подсчитаем, сколько нужно для нашего домика столбчатых фундаментов (объёмом 0,02 м 3 бетона каждый) для приведённых выше расчётных сопротивлений грунта. Под стены по осям "1" и "3" с нагрузкой ~ 13300 кг, по оси "2" с нагрузкой ~ 14700 кг и под стены по осям "А" и "В" с нагрузкой ~ 5500 кг.

1) R = 2,5 кг/см 2 . Для стен по осям "1"и "3" потребуется: 13300 кг/1750 кг = 7,6 шт. или, округлив ~ 8 штук фундаментов. Для стены по оси "2": 14700 кг/1750 кг = 8,4 шт. или, округлив ~ 9 штук. Для стен по осям "А" и "В": 5500 кг/1750 кг = 3,1 шт. или, округлив ~ 3 штуки. Всего ~ 31 фундамент. Объём бетона — 31 х 0,02 м3 = 0,62 м 3 . 2) R = 1,5 кг/см 2 . По осям "1" и "3" ~ по 12 штук.

По оси "2" ~ 14 штук. По осям "А" и "В" ~ по 6 штук. Всего ~ 50 шт. Объём бетона ~ 1,0 м 3 . 3) R = 1,0 кг/см 2 . По осям "1"и "2" ~ по 19 штук. По оси "2" ~ 21 штука.

По осям "А" и "В" ~ по 8 штук. Всего — 75 штук. Объём бетона ~ 1,50 м 3 . 4) R = 0,6 кг/см 2 . По осям "1"и "3" ~ по 32 штуки. По оси "2" ~ 35 штук. По осям "А" и "В" ~ по 13 штук.

Всего — 125 штук. Объём бетона ~ 2,50 м 3 .

В первых двух примерах угловые столбчатые фундаменты следует установить на пересечении осей, а вдоль осей — с равным шагом (на равном расстоянии друг от друга). Под цоколь дома по оголовкам фундаментов отливают в опалубке армированные бетонные рандбалки. В третьем примере на пересечении осей следует установить по три столбчатых фундамента. Так же по три столбчатых фундамента следует группировать и вдоль осей "1", "2" и "3". Как говорят строители, установить "кусты" из трёх столбчатых фундаментов (рис. 3) .

Рис 3. "Куст" из трех столбчатых бетонных фундаментов.

На каждом таком "кусте" в дальнейшем надо сделать общий железобетонный оголовок-ростверк с последующим устройством на оголовках-ростверках и на оголовках столбчатых фундаментов, установленных по осям "А" и "В" железобетонных рандбалок. В четвёртом примере на пересечениях осей и вдоль осей"1", "2" и "3" делать "кусты" придётся уже из четырех столбчатых фундаментов с последующим устройством на них оголовков-ростверков. По этим ростверкам, а также по оголовкам столбчатых фундаментов вдоль осей "А и "В" затем надо будет уложить железобетонные рандбалки под цоколь домика.

А теперь сравним объёмы работ при строительстве столбчатых и ленточного фундамента для одного и того же дома

Возьмём обычный ленточный фундамент с глубиной траншеи 1,5 м шириной 0,4 м. Для экономии бетона траншею на 0,5 м засыпают песком, выше идёт 1,0 м бетона. Таким образом, для устройства ленточного фундамента необходимо разработать вручную 18 м 3 грунта, который весь подлежит вывозу, уложить 6 м 3 песка и 12 м3 бетона.

Из четырёх рассчитанных вариантов столбчатых фундаментов, для сравнения возьмём третий. Разработка грунта буром — 7,5 м 3 с вывозом 1,5 м 3 или в 12 раз меньше (остальной грунт идёт на обратную засыпку), потребность бетона — 1,50 м 3 или в 8 раз меньше. Песок — 1 м 3 (нужен под рандбалки) или в 6 раз меньше.

Превратите сами, уважаемые читатели, эти "меньше" в денежные и трудовые затраты и вы поймёте разницу. Только, пожалуйста, не бейте тех, кто будет советовать вам делать ленточный фундамент, а не столбчатый. ВАЖНО. В заключение этого раздела о самом главном.

Для определения несущей способности грунтов под основаниями фундаментов нужно обязательно провести инженерно-геологические изыскания. Только не пугайтесь таких мудрёных слов. Для садовых, дачных и усадебных лёгких строений инженерно-геологические изыскания означают необходимость выкопать на месте дома или, если это невозможно, то в непосредственной близости от него так называемый разведочный шурф (рис. 4) .

Рис 4. Схема разработки шурфа для определения несущей способности грунтов под основаниями фундаментов.

Этот шурф нужен для того, чтобы узнать какой грунт в его естественном виде будет располагаться под основаниями фундаментов, а определив его вид, по таблицам 1 и 2 выбрать расчётное сопротивление. Для лёгких садовых, дачных и усадебных построек точность такого определения будет вполне достаточной. Для большей уверенности возьмите с запасом процентов 10-15.

Таблица. 1 Расчетное сопротивление грунтов основания. Грунт — пески.

Таблица. 2 Расчетное сопротивление грунтов основания. Грунты — супеси, суглинки, глины.

И ещё. Я бы не советовал проводить инженерно-геологические изыскания при помощи бура. Бур достаёт образец грунта разрыхлённым, и только очень опытный специалист сможет по такому образцу определить его расчётное сопротивление, да и то с погрешностью. Успехов вам!

Расчет нагрузки на фундамент дома

Построить фундамент под здание, благодаря развитию технологий в строительной отрасли, можно на любом грунте. Но, так как грунт является несущей основой фундамента, главным остается принятие правильного решения относительно технических особенностей этой части строения. Учет подобных составляющих и подбор правильных стройматериалов обеспечат необходимые условия для полноценного строительства любого запланированного здания. Именно фундамент является наиглавнейшей составляющей любой предстоящей постройки. По этой причине его грамотное проектирование избавляет застройщика от возможных в дальнейшем проблем и неприятностей.

С чего начать возведение фундамента

Расчет фундамента — вопрос особой важности, который необходимо определить еще в начале проектирования будущей постройки. Именно результаты этих вычислений позволят определить то, как нагрузка будет влиять на сам фундамент и грунт. Эти данные помогут определиться и с расчетом необходимой опорной площадью основы.

Также можно будет определить суммарную нагрузку, в которую входят показатели нагрузки самого дома (постоянная) и таких временных явлений, как снежный покров или сильный ветер. Постоянная нагрузка подразумевает учет эксплуатационного давления, который охватывает проживающих в доме людей, инженерное оборудование, мебель и т. д.

Следует понимать, что такие важные значения обязаны вычислять профессиональные проектировщики, так как малейшая оплошность в этом вопросе может привести к разрушению здания. Чтобы иметь точные данные, люди, специализирующиеся в таких видах работы принимают во внимание геологические изыскания грунта и определяют точный вес стройматериалов, которые будут использоваться при строительстве дома.

Важные показатели грунта

Свойства грунта, которые характеризуют его особенности и способность менять данные показатели под воздействием определенных химических и физических качеств, называются физическим свойством грунтов. Данные расчеты проводятся при учете удельного и объемного веса, границы пластичности, процента влажности, степени размокания и набухания, а также показателей усадки и водонепроницаемости.

Умение делать точные расчеты необходимо для того, чтобы обеспечить будущему зданию необходимую прочность, иначе оно может просесть, деформироваться или разрушиться. Кроме этого, эти данные позволят сэкономить средства при выборе оптимально подходящих в конкретном случае строительных материалов.

Тип фундамента определяется при учете типа грунта, а также глубины промерзания почвы и уровня нахождения грунтовых вод. Особое внимание уделяется определению удельного сопротивления грунта, справочную величину которого можно найти в соответствующей нормативной документации. Так, определив допустимую нагрузку на основание фундамента можно подобрать именно тот вариант, который не допустит усадки грунта под давлением его тяжести.

Сделать все необходимые расчеты правильно сможет лишь профессионал. Это следует понимать. Тем, кто не имеет специальных навыков, знаний и опыта в этой работе следует доверить такое важное дело только специалисту. Тот, вооружившись необходимыми документами (нормативными) и строительными справочниками, сможет сделать прикидочные расчеты, максимально приближенные к реальным данным.

Адаптация фундамента

Как правило, прежде, чем будет вырыт котлован под фундамент, необходимо обеспечить готовый проект дома грамотной адаптацией. Для этой цели предпринимаются следующие шаги:

1. Обязательно проверяется и проводится адаптация фундамента к условиям грунта в месте строительства.
2. Проводятся необходимые расчеты, цель которых — проверка конструкции дома на приспособленность к местным условиям.
3. Обеспечивается проверка (расчетная) приспособленности конструкции к нормативным нагрузкам, имеющим место в конкретной климатической зоне.

Чаще всего адаптация проекта дома, в том числе и фундамента, в отношении особенностей грунта, проводится в местном управлении архитектуры и градостроительства. На всех этапах строительства здания желательно доверить все вопросы специальным организациям, имеющим необходимые разрешения и соответствующие уровни квалификаций.

Грунт под фундамент состоит из верхнего слоя земли и любых горных пород. Именно он понесет на себе массу вашего будущего дома. Поэтому следует предварительно определиться с его прочностью и степенью сжимаемости, а также максимально точно определиться со всеми его свойствами и составами. Только при наличии этих сведений можно обеспечить правильный выбор фундамента под дом.

Нагрузки на фундамент: классификация

Воздействие на постройку с внешней стороны состоит из постоянных нагрузок от веса самой конструкции и тех временных нагрузок, которые имеют сезонный характер. Нормативные нагрузки на фундамент представляют собой следующую совокупность нагрузок:

• вес конструкции;
• установленная строительными нормами величина полезной нагрузки (тяжесть от людей и различного оборудования);
• давление ветра;
• снеговая нагрузка;
• иные внешние воздействия, которые допустимы при эксплуатации здания.

Существует величина, которая определяется как коэффициент перегрузки и которая вычисляется учетом изменчивости и превышения показателей нормативных нагрузок. В то же время расчетная нагрузка является произведением нормативных показателей нагрузок на коэффициент перегрузки.

Известно, что любое здание состоит из конструкций наземных и подземных. Все те составляющие строения, которые определяются как находящиеся ниже нулевой отметки (стены подвала, технический этаж, фундамент, основание), определяются как подземные части постройки. Именно на основание, находящееся под фундаментом и передается вес всего сооружения. Для того чтобы определить необходимые характеристики основания инженер и архитектор должны в совместной работе определить подходящий тип фундамента, принимая к сведению все механические и иные показатели характеристики грунта, который имеет место под объектом проектирования.

Нагрузки на фундамент классифицируются на 2 категории:

• силовые воздействия;
• не силовые воздействия.

Силовые нагрузки на фундамент здания — это:

• сейсмическое давление;
• вес здания;
• давление боковое грунтовое;
• упругий отпор грунта;
• грунтовая влага;
• сила пучения грунта;
• вибрации.

Не силовые нагрузки на фундамент — это:

• влага воздуха в подвальном помещении;
• температура помещения в подвале;
• различные агрессивные примеси в воздухе и воде;
• различные биологические факторы.

Чаще всего в качестве основы под фундамент здания используются:

• грунты искусственно уплотненные при помощи силикатизации, механической трамбовки, гидроразрыва;
• поля свайные разных типов;
• грунт несжимаемый, отсыпанный вместо грунта слабонесущего.

С учетом наличия всех необходимых сведений, а также при наличии показаний типа грунта, глубины залегания грунтовых вод, планировки и этажности здания и характеристик используемых стройматериалов проводится расчет нагрузки на фундамент.

Допустимые деформации строений

При работе над проектированием фундамента здания предполагается некоторая допустимость деформации основания и его осадки. Однако существует строгий регламент в предельных значениях этих несовершенств. Они установлены и определяются Приложением 4 СНиП 2.02.01−83.

Если превысить допустимые значения осадочной неравномерности или деформации здания, то последствия могут привести даже к полному разрушению здания. Существует несколько видов деформаций, диапазон допустимости которых имеет определенные величины:

• скручивание из-за разного крена сооружения по его длине, при этом напряжение появляется и в конструкциях перекрытий и в стенах;
• перекос, как следствие неравномерных осадок на строительном участке;
• прогиб или выгиб, представляющий собой искривление сооружения;
• перемещения горизонтального типа, которые могут иметь место в стенах подвала и подпорных стенках из-за воздействия горизонтальных усилий;
• крен, рост которого приводит к разрушению постройки.

Строительство дома для многих является делом всей жизни. Так как решение вопросов, касающихся постройки дома требует определенных навыков, знаний и опыта, в вопросах определения типа грунта, подбора оптимально подходящего фундамента, материалов строения, подвода инженерных и иных коммуникаций следует обращаться только к профессионалам с хорошей репутацией и достаточно высоким уровнем квалификации.