Расчетная нагрузка на фундамент — это суммарная сила, которая воздействует на основание здания или сооружения и включает в себя вес конструкций, людей, мебели, а также временные нагрузки, такие как снег, ветер или сейсмические воздействия. Это важный параметр для проектирования фундамента, который позволяет определить его размеры и необходимые характеристики для обеспечения устойчивости и долговечности всей конструкции.
Правильный расчет нагрузок необходим для предотвращения деформаций и разрушения фундамента в процессе эксплуатации. В ходе проектирования учитываются как статические, так и динамические нагрузки, чтобы добиться оптимальной надежности и обеспечения безопасности здания в различных условиях.
Расчеты нагрузок на фундамент
В момент проектирования дома одним из самых важных моментов – это сделать расчёты нагрузок на фундамент. Это делается для того, чтобы понять, какая на фундамент и грунт будет действовать нагрузка, и исходя из этого определить площадь фундамента. Ведь от того, насколько верно будут произведены расчёты фундамента, будет зависеть очень многое: на доме не появятся трещины, он будет давать равномерную усадку. Для этого нужно посчитать суммарную нагрузку, состоящую из постоянной (непосредственно от дома) и временной (от ветра и снега). Общая нагрузка на фундамент будет складываться не только из веса самого дома, но и плюс с эксплуатационными нагрузками, т.е. мебелью, оборудованием, техникой, людьми и прочее.
При расчётах фундаментов также определяется его вес и площадь опоры, чтобы понять – выдержит ли грунт такую нагрузку. Если строительство ведут профессионалы, то помимо этого, производятся геологические изыскания грунта, чтобы иметь точные характеристики, а также рассчитывается точный вес дома.
Расчетная нагрузка на фундамент — это один из ключевых аспектов проектирования зданий и сооружений. Она включает в себя все вертикальные, горизонтальные и временные нагрузки, действующие на фундамент в процессе эксплуатации. Важно учитывать как постоянные нагрузки, такие как вес конструкции и материалов, так и временные, например, оборудование, мебель, а также динамические нагрузки, возникающие при воздействии внешних факторов, например, ветра или землетрясений.
При расчете нагрузок я ориентируюсь на строительные нормы и правила, которые детализируют методы определения нагрузок на различные типы фундаментов. Необходимо учитывать особенности грунтов, на которых будет возведено здание, так как различия в их несущей способности могут влиять на проектируемые параметры фундамента. Правильный расчет позволяет избежать деформаций и повреждений конструкции в будущем, что критически важно для безопасности эксплуатации.
Кроме того, важно учитывать инвестирование в грунтовые работы, так как они могут значительно повлиять на итоговую стоимость проекта. Я всегда советую проводить предварительные геодезические и геологические исследования для более точного определения расчетной нагрузки. Это поможет не только в создании надежного фундамента, но и в оптимизации всех строительных процессов, минимизируя возможные риски и затраты.
Расчёт веса дома
Существует ряд справочных материалов, нормативов, СНИПов, в котором указаны различные характеристики материалов, нагрузок, грунтов. Воспользуемся ими и для примера рассмотрим строительство дома из бруса.
Удельный вес 1 м2:
- Стены деревянного дома составляет в 70 – 100 кг/ м2;
- Чердачных перекрытий по дер. балкам с утеплителем плотностью до 500 кг/м3 составит 200 кг/ м2;
- Цокольных перекрытий по дер. балкам с утеплителем плотностью до 500 кг/м3 составит 300 кг/ м2;
- Кровли из лист. стали 20-30 кг/м2
Площадь всех стен: 60 х 2,5 = 150 м2;
Площадь цокольного перекрытия и чердачного будет одинаковой: 6 х 6 = 36 м2;
Площадь кровли всегда выступает за стены дома, поэтому она составит: 7 х 7 = 49 м2.
На основе полученных данных произведём приблизительные расчёты общей нагрузки на фундамент.
Итак, брусовой дом с деревянными перекрытиями с утеплителем плотностью до 200 кг/м3 и кровлей из листовой стали, помимо постоянной нагрузки имеет и временные ветровые и от снежного покрова, которые для средней полосы РФ составляют 100 кг/м2 :
Для кровли площадью 49 м2 составит 49 х 100 = 4900 кг; Вес стен составит: 150 х 100 = 15000 кг; Цокольных перекрытий: 10800 кг; Чердачных 7200 кг; Вес кровли 1470 кг. Итого получится: 39370 кг.
Далее необходимо рассчитать площадь фундамента, его веса.
Для определения нагрузки на грунт нужно сложить вес дома с весом фундамента.
Произведём расчёт ленточного фундамента глубокого заложения.
В нашей полосе глубину промерзания берут 1,5 м и добавим к ней еще 50 см над уровнем земли, итого высота составит 2 м. Длина 30 м, из которых 24 метра – это периметр + 6 метров под внутренние стены. При ширине ленты 40 см, общий объём составит: 30 х 0,4 х 2 = 24 м3. Плотность ж/б 2400 кг/м3, итого вес фундамента = 57600 кг.
Опорная площадь: 3000 см х 40 см = 120000 см2.
И наконец, посчитаем общую нагрузку на грунт: (39370 + 57600)/120000 = 0,8 кг/см2.
Несущая способность любого сухого грунта от 2 кг/см2, что значительно выше нашей нагрузки, и свидетельствует о том, что фундамент выдержит наш дом.
Расчет нагрузок на фундамент
Нагрузка на фундамент — это суммарная масса всех элементов дома, включая снеговые, ветровые и эксплуатационные нагрузки, которая действует на площадь основания. Расчет нагрузок на фундамент необходимо производить после геологических изысканий участка. Зная тип и особенности грунта, можно соотнести рассчитанную нагрузку с допустимым давлением на конкретный тип грунта.
Для того, чтобы разобраться в методике расчета, рассмотрим пример.
Исходные данные для расчета нагрузки на фундамент
В качестве источника нагрузки на грунт возьмем двухэтажный дом 6 × 8 метров с внутренней силовой стеной.
Конструктивные элементы дома Площадь элементов Площадь кровли 70 м² Площадь чердачного перекрытия 50 м² Общая площадь перекрытия первого и второго этажа 100 м² Площадь внешних стен 160 м² Площадь внутренних силовых стен 50 м² Общий периметр фундамента 34 м В зависимости от конкретной планировки дома, конструкции фундамента и крыши, площади элементов будут различаться. Каждый проект дома необходимо тщательно анализировать и просчитывать элементы. Представленные расчеты носят рекомендательный характер и служат для раскрытия методики анализа.
Для расширения области расчетов рассмотрим два варианта перекрытий – на деревянных лагах и с бетонными пустотными плитами.
Расчет нагрузки на фундамент
Расчет веса каждого элемента производится с учетом параметров строительных материалов, из которых состоят эти элементы:
- 1 м² кровли с асбоцементными листами весит 50 кг. Соответственно, если площадь рассматриваемой крыши 70 м², то ее вес равен 70 × 50 = 3500 кг = 3,5 т.
- Вес 1 м² чердачного перекрытия из дерева 150 кг, соответственно общий вес 50 × 150 = 7500кг = 7,5 т.
- Вес 1 м² бетонного чердачного перекрытия 350 кг, соответственно общий вес 50 × 350 = 17500 кг = 17,5 т.
- Вес 1 м² межэтажного перекрытия из дерева 200 кг, соответственно общий вес 100 × 200 = 20000кг = 20 т.
- Вес 1 м² бетонного межэтажного перекрытия 400 кг, соответственно общий вес 100 × 400 = 40000 кг = 40 т.
- 1 м² внешней стены весит 250 кг. Соответственно, если площадь внешних стен 160 м², то общий вес равен 160 × 250 = 40000 кг = 40 т.
- 1 м² внутренней стены весит 240 кг. Соответственно, если площадь внутренних силовых стен 50 м², то общий вес равен 50 × 240 = 12000 кг = 12 т.
- Примерный вес погонного метра ленточного фундамента 1700 кг. Учитывая, что периметр фундамента 34 м, то его общий вес равен 34 × 1700 = 57800 кг = 57,8 т.
- Вес полезной нагрузки (люди, оборудование, мебель) 26 т.
- Вес снегового покрова 100 кг / м² кровли. Общий вес равен 50 × 100 = 5000 кг = 5 т. При расчете используется не площадь кровли, а площадь ее проекции (то есть площадь чердачного перекрытия). Также, величину снеговой нагрузки необходимо брать в зависимости от региона проживания.
Таблица определения снеговой нагрузки местности
Снеговой район I II III IV V VI VII VIII Вес снегового покрытия Sg (кгс/м2) 80 120 180 240 320 400 480 560 Карта зон снегового покрова территории Российской Федерации:
Подсчитаем общий вес дома:
- Вес дома с деревянными перекрытиями 171 т.
- Вес дома с бетонными перекрытиями 201 т.
Для определения расчетной нагрузки увеличим общий вес на 30% и получим:
- Вес дома с деревянными перекрытиями 220 т.
- Вес дома с бетонными перекрытиями 260 т.
Теперь, зная тип грунта, можно определить и проанализировать площадь подошвы фундамента.
Важно помнить, что тип и глубина заложения фундамента должны определяться после проведения геологических изысканий. Вы должны четко представлять, какой тип грунта имеется на участке, каков уровень грунтовых вод и какова глубина промерзания грунта.
Таблица допустимого давления на грунт, кг/см²:
Грунт Глубина заложения фундамента, м 1 — 1,5 2 — 2,5 Щебень, галька с песчаным заполнением 4,5 6,0 Дресва, гравийный грунт из горных пород 4,0 5,0 Песок гравелистый и крупный 3,2 5,5 Глина твердая 3,0 4,2 Щебень, галька с глинистым заполнением 2,8 4,2 Песок средней крупности 2,5 4,5 Песок мелкий маловлажный 2,0 3,5 Суглинок 1,7 2,0 Глина пластичная 1,6 2,0 Супесь 1,5 2,5 Песок мелкий очень влажный 1,5 2,5 Возьмем для примера песок средней крупности с допустимым давлением на грунт 2,5 кг/см² = 25 т/м².
Получаем:
- 220 т / 25 т/м² = 8,8 м² допустимая площадь подошвы фундамента дома с деревянными перекрытиями.
- 260 т / 25 т/м² = 10,4 м² допустимая площадь подошвы фундамента дома с бетонными перекрытиями.
Площадь подошвы = длина фундаментной ленты × ширину ленты.
Зная периметр (длину) фундамента (в нашем случае 34 метра), можно определить минимально допустимую толщину ленты:
8,8 м² / 34 м = 0,26 м = 26 см (для дома с деревянными перекрытиями).
10,4 м² / 34 м = 0,31 м = 31 см (для дома с бетонными перекрытиями).
Допускается, если толщина ленты будет больше рассчитанных значений. Изменение в меньшую сторону недопустимо.
Спорная методика расчета нагрузки на фундамент
Методики расчета во многих источниках практически одинаковые. Но иногда попадаются некоторые противоречивые особенности. Цитата :
«Нагрузка кровли распределяется между теми сторонами фундамента, на которые через стены опирается стропильная система. Для обычной двускатной крыши это обычно две противоположные стороны фундамента, для четырехскатной – все четыре стороны. Распределенная нагрузка кровли определяется по площади проекции крыши, отнесенной к площади нагруженных сторон фундамента, и умноженной на удельный вес материала.»
По такой же методике, где во внимание берутся только две стороны фундамента, предлагается просчитывать снеговые нагрузки и нагрузки от перекрытий. Но это не совсем верно:
- Кровельная нагрузка (удельный вес материала) используется для определения оптимального шага и сечения стропил, обрешетки.
- Нагрузка может распределятся на те участки стены или мауэрлат, где закреплены стропильные ноги, но далее, благодаря армированному поясу, стенам и фундаменту, она равномерно распределяется по всей подошве фундамента.
Поэтому, при определении нагрузок на фундамент, в том числе ветровых, снеговых и от перекрытий, нужно учитывать всю площадь опирания на грунт.
