Методика расчета нагрузки столбчатого фундамента: пошаговое руководство

Для расчета нагрузки столбчатого фундамента необходимо учитывать как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, действующие на здание. Вертикальные нагрузки включают вес конструкций, мебели и оборудования, которые будут находиться на этаже, а горизонтальные нагрузки могут возникать от ветра или сейсмической активности. Эти нагрузки складываются, а затем делятся на площадь основания столба, чтобы определить давление на грунт.

Кроме того, важно учитывать характеристики грунта на месте строительства. Определение несущей способности грунта позволяет понять, может ли он выдержать рассчитанную нагрузку без неустойчивости или осадки. Таким образом, расчет нагрузки столбчатого фундамента требует комплексного анализа всех факторов, влияющих на его прочность и устойчивость.

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!

Расчёт нагрузки на фундамент

Неприятно наблюдать, как в недавно построенном доме появляются на стенах трещины. Самое печальное в этой ситуации, что исправить практически ничего изменить нельзя, а если и можно что-то сделать, то это весьма проблематично.

Оглавление:

• Как выполняется расчет
• Расчет нагрузки для ленточного фундамента
• Расчет нагрузки для столбчатого фундамента
• Расчет нагрузки для свайного фундамента
• Анализ грунта
• Определение несущей способности грунта
• Наши услуги

А ведь всего этого можно было избежать, если бы изначально расчету нагрузки на фундамент было уделено достаточно внимания.Ознакомьтесь с материалом о том зачем это делается, а также как грамотно и верно выполнять расчёт нагрузки на фундамент.

Как выполняется расчет

Что включается в такой расчет, и что нужно учитывать? Рассмотрим некоторые параметры.

• У различных видов грунта отличная друг от друга несущая способность, поэтому нельзя опираться на тот факт, что у друга дом на мелкозаглубленном ленточном фундаменте стоит уже несколько лет, и ничего.
• Учитывая вес строительных материалов, проводится вычисление массы строения.
• Какая снеговая нагрузка на кровлю в регионе. Тип, и форма крыши играют огромную роль в таком подсчете.
• Ветровая нагрузка. Любой дом, особенно высокий, испытывает ощутимые нагрузки в ветреную погоду, а если ветер постоянно дует в одну и ту же сторону, то фундамент будет подвержен дополнительной нагрузке. Особенно это ощутимо в легких домах, с не очень прочным фундаментом.
• Вес мебели, сантехники и отделочных материалов.

Полученные данные и собранная информация служит для учета несущей характеристики, размера и опорной площади возводимого фундамента. Пренебрежение этими требованиями приводит к ситуациям, описанным в начале статьи.

Расчет нагрузки для ленточного фундамента

При расчете нагрузки на ленточный фундамент, нужно определить количество заливаемого бетона, для чего нужно узнать общую площадь с учетом установленной опалубки. Полученную цифру (в м 3 ) нужно умножить на массу 1 м 3 , которая колеблется в пределах 2000–2500 кг. При расчете фундамента лучше перестраховаться, поэтому за основу возьмем 2500 кг.

Потребуется узнать полную массу дома, снеговую нагрузку на крышу и давление ветра. Эти 4 показателя слаживаются и делятся на площадь основания. Выглядит это так:

(масса фундамента + масса дома + снеговая + ветровая нагрузка) / площадь основания = искомая цифра

Поскольку расчет получается приблизительным, нужно иметь запас прочности около 25%.

Расчет нагрузки для столбчатого фундамента

Для того чтобы определить нагрузку на столбчатый фундамент, придется умножить площадь сечения столба на его высоту, в результате чего станет известен объем одной опоры. Полученные данные умножаются на цифру, обозначающей плотность материала, из которого сделаны столбы (q). Таким образом произведен расчет нагрузки для одного столба, а чтобы узнать расчетную нагрузку всего фундамента, результат перемножим на количество опор.

Если при расчете получилось, что фундамент не соответствует требованиям, то можно увеличить сечение столбов или увеличить число опор, сократив между ними расстояние.

Расчет нагрузки для свайного фундамента

Расчет нагрузки на свайный фундамент выполняется таким образом:

• Полная масса будущего здания умножается на коэффициент запаса надежности.
• Опорная площадь 1 квадратного сечения сваи определяется путем перемножения размеров двух сторон. При использовании круглых свай опорная площадь одной из них вычисляется по формуле: R2×3,14. Затем полученные данные умножаются на количество используемых свай, задействованных в фундаменте.
• Теперь необходимо узнать нагрузку на 1 см 2 грунта, для чего масса здания делится на опорную площадь фундамента, и удостовериться, что нормативная допустимая нагрузка на грунт в норме.

Одной из особенностей свайного фундамента является правильный выбор сечения и длины свай, для чего нужно знать особенности грунта. Например, в некоторых районах, свая длиной в 3 м может не дойти до твердого основания, и приобретать опоры нужно только после предварительной геологической разведки.

В случае необходимости грунт можно уплотнить путем вбивания дополнительных, не предусмотренных проектом свай, но это приведет к дополнительным, незапланированным затратам.

Анализ грунта

Проектируя фундамент, можно самостоятельно выполнить геодезический анализ грунта, узнав:

• Тип почвы.
• Уровень расположения грунтовых вод.

Также необходимо узнать уровень промерзания грунта, в чем могут помочь карты с такими данными.

Рис. Уровень промерзания грунта в России

Используя ручной бур, по периметру площадки и в центре делается несколько скважин, глубиной до 2,5 м, в результате чего можно увидеть, какой тип почвы, а на следующий день можно увидеть, появилась ли в ней вода, и какой ее уровень.

Рис. Слои почвы в Московской области

Что касается типа почвы, то разобраться в этом непростом вопросе поможет дополнительная информация:

• Если при извлечении бура почва рассыпается – это песчаный грунт.
• Из извлеченного грунта можно скатать цилиндр, но при этом он весь покрывается трещинами – это супеси.
• Получается скатать цилиндр, но при попытке согнуть он ломается – это легкий суглинок.
• Скатанный цилиндр на изгибе покрывается многочисленными трещинами – это тяжелый суглинок, в составе которого много глины.
• Цилиндр скатывается легко, на изгибе не ломается и не трескается – перед нами глинистый грунт.

Используя полученные данные, можно определить какой тип фундамента лучше всего сделать на этом участке и нужно ли делать для него дренажную систему.

Определение несущей способности грунта

Ниже приведена таблица, с помощью которой можно разобраться с несущей способность грунта. Зная, какой тип грунта вы извлекли при пробном бурении, не составит его найти в таблице, и получить больше информации.

Таблица 1: Расчетное сопротивление разных видов грунтов

Наши услуги

Компания «Богатырь» предоставляет услуги по погружению железобетонных свай – мы забиваем сваи, выполняем лидерное бурение и привезем непосредственно на строительную площадку сваи, с помощью которых и соорудим свайный фундамент. Если вы заинтересованы в том, чтобы проектировка, гео разведка и монтаж свайного фундамента был выполнен высококвалифицированными специалистами, то отправьте запрос или позвоните нам, воспользовавшись формой и контактными данными, указанными внизу сайта.

Расчёт нагрузки на фундамент

В данной статье мы рассмотрим особенности расчета нагрузки на фундамент дома. Вы узнаете, зачем необходимо осуществлять данные расчеты и как сделать их самостоятельно. Будет детально изучена технология определения несущей способности грунта, вычисления массы здания и силы снеговых и ветровых воздействий, а также продемонстрирована последовательность таких расчетов на практике.

Оглавление:

• Зачем проводятся расчёты нагрузки на фундамент
• Правила проведения расчёта нагрузки на фундамент
• Расчёт нагрузки на ленточный фундамент
• Расчёт нагрузки на стоблчатый фундамент
• Расчёт нагрузки на свайный фундамент
• Порядок проведения вычисления и расчётов
• Собираем показатели грунта
• Определяем несущую способность грунта
• Расчёт нагрузки с учётом площади и региона дома
• Наши услуги

Нагрузка на фундамент — это допустимые цифровые значения, обозначающие несущую способность. Проведение точных расчётов сопряжено с выполнением геологических исследований и определением степени рыхлости грунта и насыщения его влагой.

Зачем проводятся расчёты нагрузки на фундамент

Расчет нагрузки, которую будет переносить фундамент в процессе эксплуатации, является ключевым этапом проектирования любого основания. Исходя из данных расчетов определяются необходимые несущие характеристики будущего фундамента, его типоразмер и опорная площадь.

Определяемые нагрузки веса здания, снегового и ветрового воздействия, а также эксплуатационного давления, также сопоставляются с несущей способностью грунта на строительной площадке, поскольку несущая способность почвы, в некоторых случаях, может быть меньшей, чем несущие свойства самого фундамента.

Рис: Возможный результат неправильного расчета нагрузок на фундамент дома

Ответственное отношение к проведению данных расчетов гарантирует, что фундамент под конкретное здание будет подобран правильно. В противном случае, вы рискуете построить дом на слишком слабом фундаменте, что приведет к его разрушению и деформации, либо обустроить фундамент с недостаточной опорной площадью, который под весом здания просто осядет в грунт.

Важно: определение нагрузок на фундамент и сопоставление их с несущей способностью грунта лучше всего доверить профессиональным проектировочным организациям, которые выполнят все расчеты согласно строительных норм. В случае, если вы решились сделать это самостоятельно, крайне важно досконально изучить методику проведения данных расчетов.

Общие правила проведения расчёта нагрузки на фундамент

Определяется нагрузка посредством использования переменных и постоянных величин:

• масса здания;
• вес основания;
• снеговые нагрузки на кровлю;
• ветряное давление на здание.

Общая масса здания вычисляется при сложении веса стен с перекрытиями, дверей с окнами, стропильной системы и кровли, а также крепежей, сантехники, декоративных элементов и количества людей, которые будут единовременно проживать в доме.

Расчёт нагрузки на ленточный фундамент

Определение нагрузки на ленточное основание начинается с подсчёта массы самой ленты, для чего используется следующая формула:

Pфл= V × q.

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"

Расчёт нагрузки на столбчатый фундамент

Определение нагрузки на фундамент столбчатого типа, осуществляется по одной формуле. Здесь надо учитывать, что воздействие здания будет распределяться между всеми существующими опорами. Требуется умножить площадь сечения столба (Sс) на высоту (H). Результатом вычисления станет получение объёма, который следует перемножить с плотностью материала, используемого для возведения фундамента (q)и общим числом столбиков, заглубляемых в почву.

• Вычисления будут проводиться по следующей формуле: Pфc= Sс× H× q×N.
• Определить суммарное сечение, можно по следующей формуле: Sсо= Sс × N.

Вычислить величину нагрузки на сваи, можно разделив массу дома на его опорную площадь, что будет выглядеть следующим образом: P/Sсо.

Важно! Если при проведении расчётов выясняется, что грунтовое давление превышает допустимые значения, то следует изменить используемые параметры и прибегнуть к расширению опорной площади. Требуется увеличить число опор и сделать их большего диаметра, что поможет получить основание с нужными параметрами.

Расчёт нагрузки на свайный фундамент

Особенностью расчёта свайного основания, является необходимость выявления массы здания (P), которая делится на количество опор.

Внимание! Требуется подбирать сваи с нужными показателями длины и необходимыми прочностными характеристикам, принимая во внимание геологические характеристики грунта. Так как в процессе эксплуатации свайный фундамент несет те же нагрузки, что и остальные виды фундамента — от массы здания, полезного давления, снежного покрова и ветра.

Рассчитывать нагрузку на свайный фундамент необходимо для того, чтобы в дальнейшем при проектировании ее можно было сопоставить с максимально допустимой нагрузкой на грунт строительной площадки, и при необходимости увеличить число свай либо сечение используемых опор

Чтобы сопоставить допустимые нагрузки на свайный фундамент и грунт необходимо выполнить следующие расчеты:

• Определить вес здания и все сопутствующие нагрузки, просуммировать их и умножить на коэффициент запаса надежности;
• Определить опорную площадь одной сваи по формуле: "r2 * 3.14" (r- радиус сваи, 3,14 — константа), после чего вычислить общую опорную площадь основания, умножив полученную величину на количество свай в фундаменте;
• Рассчитать фактическую нагрузку на 1 см2 грунта: массу здания разделяем на опорную площадь фундамента;
• Полученную нагрузку сопоставить с нормативной допустимой нагрузкой на грунт.

Для примера: дом массой 95 тонн. (с учетом снеговых и ветровых нагрузок) строится на фундаменте из 50 буронабивных свай, общая опорная площадь которых составляет 35325 см2. Грунт на участке представлен твердыми глинистыми породами, которые выдерживают нагрузку в 3 кг/см2.

• Фактическая нагрузка на грунт: 95000/35325 = 2,69 кг/см2.

Как показывают расчеты, нагрузки от здания, передаваемые фундаментов на грунт, позволяют реализовывать данный проект в конкретных грунтовых условиях.

Важно! Если бы нагрузки были больше допустимых, потребовалось бы увеличить опорную площадь фундамента, увеличив количество свай либо их сечение.

Порядок проведения вычислений и расчётов

Независимо от типа основания, расчёты производятся в следующей последовательности:

• Необходимо выяснить параметры, касающиеся единицы длины опоры, помимо нагрузок от веса самого строения, которые состоят из массы стен, перекрытий и кровли, также определяется эксплуатационное давление, нагрузки от снегового покрова и ветровые нагрузки;
• Расчет массы фундамента. Основание дома также будет оказывать нагрузку на почву, которую необходимо высчитать и добавить к нагрузкам от массы здания. Чтобы сделать это, нужно исходя из габаритов (высоты, ширины и периметра) определить объем основания, и умножить его на объемную плотность бетона (массу одного кубометра).
• Расчет несущих характеристик почвы — для этого нужно определить тип грунта, и в соответствии с нормативными таблицами вычислить допустимую нагрузку на 1 кв.см. почвы.
• Cверка полученных данных с сопротивлением почвы – если возникает необходимость, то осуществляется корректировка площади опоры, например, в случае с ленточным основанием, увеличивается его толщина. При обустройстве свайных или столбчатых оснований необходимо увеличить количество опор в фундаменте либо площадь их сечения;
• Измерение фундамента – определение размеров;
• Вычисление толщины подушки из песка, формируемой непосредственно под подошвой. Уплотняющая подсыпка из песка и гравия необходима для предотвращения усадки почвы под массой здания и для минимизации вертикальных сил пучения. В нормальных условиях ее толщина составляет 20 см (10 см песка и 10 см гравия), однако при строительстве тяжелых домов в пучинистом грунте она может быть увеличена до 50 см.

Необходимо учесть, что приведённые формулы расчёта нагрузки, будут актуальны исключительно в сфере малоэтажного строительства, то есть при возведении объектов высотой до 3-х этажей. Схема является упрощённой, так как учитывает только удельное сопротивление грунта, при необходимости прогнозирования сдвига грунтовых слоёв, следует обратиться за помощью к профессионалам. Желательно проводить расчёты дважды, чтобы наверняка определить нужные параметры, так как от этого зависит устойчивость здания.

Собираем показатели грунта

При проектировании фундамента необходимо проводить геодезический анализ грунта на строительной площадке, который позволяет определить три важных показателя — тип почвы, глубину ее промерзания и уровень расположения грунтовых вод.

Исходя из типа грунта вычисляется его несущая характеристика, которая используется при расчете опорной площади основания. Глубина промерзания почвы определяет уровень заглубления фундамента — при строительстве в условиях пучинистых грунтов фундамент необходимо закладывать ниже промерзающего пласта земли. На основании данных о грунтовых водах определяется необходимость обустройства дренажной системы и гидроизоляции фундамента.

Важно: вышеуказанные показатели грунта вы можете собрать самостоятельно, для этого вам потребуется лишь ручной бур и рулетка.

Рис: Структура грунтов на территории Московской области

Для сбора показателей необходимо с помощью ручного бура по периметру площадки под застройку сделать несколько скважин глубиной 2-2.5 м. Одна скважина должна располагаться в центре участка, еще две — в центральных частях боковых контуров предполагаемого фундамента. Необходимость бурения нескольких скважин обуславливается тем, что на разных участках площадки может наблюдаться отличающийся уровень грунтовых вод.

В первую очередь нужно определить тип почвы: в процессе бурения возьмите изымаемый из скважины грунт (с глубины 2-ух меров) и скатайте его в плотный цилиндр, толщиной 1-2 сантиметра. Затем попытайтесь согнуть цилиндр.

Далее необходимо определить показатель уровня грунтовых вод. Оставьте пробуренные скважины на ночь, чтобы они заполнились водой. На следующее утро возьмите деревянную рейку двухметровой длины и обмотайте ее бумагой, опустите рейку в скважину. По мокрому участку определите, на каком расстоянии от поверхности скважины расположена вода.

Рис: Пробная скважина для определения уровня грунтовых вод

Важно: определить фактический уровень промерзания почвы в домашних условиях невозможно. Для этого необходимо специализированное оборудование, при этом сам анализ выполняется на протяжении длительного времени наблюдения за конкретным участком.

Предлагаем вашему вниманию карту расчетной глубины промерзания почвы в разных регионах России, которую нужно использовать при самостоятельном проектировании фундамента.

Рис: Границы промерзания грунтов в разных регионах России

Определяем несущую способность грунта

Ориентировочную несущую способность грунта можно определить на основе проделанных ранее изысканий. Зная тип грунт на участке под застройку сопоставьте его с данными в нижеприведенной таблице.