Расчёт нагрузки на фундамент

Прочность и долговечность капитального строения напрямую зависят от правильности подбора размеров фундамента и площади его подошвы. Чем больше строение, тем больше нагрузка на грунт и вес фундамента. Все единицы измерения сводятся к вычислению максимально допустимого давления на квадратный метр. Каждый инженер — проектировщик особое внимание уделяет таким техническим показателям, как:

  • Географический тип региона, в котором планируется постройка сооружения;
  • почва, её слои;
  • влияния погодных условий;
  • проверка глубины залегания подземных вод;
  • конструктивные особенности здания, нестандартная планировка, количество этажей, тип перекрытия;
  • радиус закругления конструкции и несущих стен;
  • материал изготовления.

Из чего состоит показатель нагрузки?

  • Непосредственно сама масса капитального строения;
  • периодическая масса в связи с изменениями погодных условий: ветер, дождь, снег, град;
  • масса бытовой техники, мебели, прочего хозяйственного оборудования.

Не забываем включать в общий вес массы площадь опоры, качество грунта, несущие характеристики. В совокупности все цифры выводят общий показатель по армированию базиса.Всё входит в общий состав расчёт фундамента при горизонтальной нагрузке, и имеют свои влияния на итоговый результат.

Что даёт исчисление?

Перед тем, как рассчитать нагрузку на фундамент, нужно понять для чего это вообще нужно. Факторы:

  • В зависимости от полученных результатов о составе почвы, можно правильно подобрать и определить нужный тип грунта;
  • предупредить повреждение и проседание несущих конструкций и стен от нагрузки;
  • предотвратить осадку земли, разрушение дома, иные негативные влияния;
  • правильно возведённый фундамент это залог успеха и длительной эксплуатации сооружения. При верных расчётах, можно существенно сэкономить на дальнейшем использовании строительных материалов.

фундамент

Точные цифры может указать только квалифицированный специалист, который основывается на результатах замеров, применении табличных сведений. Среднестатистический человек, не имеющий опыта и навыков, также имеет возможность провести предварительный подсчёт, правда он не будет точным. Формула: P = P1 + Pf. Профессиональные проектировщики используют многофункциональный программный комплекс «Лира». В Лире проводятся основные расчёты по строительным и машиностроительным конструкциям.Сборы нагрузок на ленточные фундаменты проводятся также с помощью данного программного продукта.

Табличные сведения

Пример статистических данных:

  • Стены каркасного типа толщиной не более 15,0 см – 55 кг/м. кв;
  • стены из дерева, бруса –до 105 кг/м. кв;
  • кирпич, толщиной не более 15,0 см – 275 кг/м. кв;
  • железобетон – 380 кг/м. кв;
  • перекрытие из железобетона – 550 кг/м.кв;
  • деревянные балки – от 100 до 310 кг/м.кв;
  • лента листовой стали — 35кг/м.кв;
  • шифер из асбеста мелкого помола — 55кг/м.кв;
  • рубероид — 60кг/м.кв;
  • черепица — 80кг/м.кв.

Вероятную массу снега также можно самостоятельно рассчитать. Для этого нужно знать средний показатель уровня осадков за последние несколько лет по данной местности. Значения нестабильны и варьируются в зависимости от региона. Так, в северной части показатель воздействия равен 185м кг/кв.м, а в южной — до 45 кг/кв.м. Какую нагрузку будет иметь строение подсчитать несложно, основываясь на вышеуказанных данных.

Немаловажный фактор –ветер, его не все проектировщики учитывают, что является нарушением. Считаются данные достаточно легко. Формула выглядит так: площадь всего строения х (15,0 х h здания + 40). Итоговую сумму конвертируем в тонны, как основную единицу измерения.

Нагрузка самого базиса равна: итоговым данным от объёма, умноженного на плотность материала для строения или N =Vф х Q. Считается, чтообъём вычисляется согласно формуле: V = S х H, где первое значение это площадь, второе – высота строения.

Таблица расчетов

Часто при сооружении используют столбчатый тип фундаментов, когда в основу заливают несколько штук или десятков армированных столбов. В таком случае, расчёты проводятся индивидуально для каждого, радиус изделия также берётся во внимание.Посчитанная цифра будет исчисляться на основе суммарных данных от объёма столба, умноженного на плотность того же столба, или P = V х Q. Объём столба высчитывается по формуле и равен: площадь, умноженную на высоту.

На практике чаще всего применяют фундамент свайного типа. Чем глубже забиты сваи в земляную основу, тем меньше давление на пласт земли. Также существенно снижается вероятность деформации капитального строения. Давление сваи на основу вычисляется с помощью формулы. Важно понимать, что чем больше радиус сваи, тем большее давление она создаёт в нижней части основы.Расчёт мелкозаглубленного ленточного фундамента проводится аналогичным способом. Не забываем, что мелкозаглубленный фундамент требует наличия глубины не менее чем слой замерзания грунта.Сбор нагрузок на фундаменты проводится с учётом показателя промерзания.

Удельное давление на грунт

В инженерии и проектировании принято учитывать среднюю величину давления на почву, она равна 2,0 кг/см². Задавать среднее значение нужно при проведении каждого подсчёта. То есть это та величина, при которой земля не даст осадку, проседания. Конечно, в каждом регионе свой показатель из-за географических особенностей, но принято считать 2,0 в качестве усреднённых данных. Сосчитав площадь, умножив её на показатель удельного давления, мы получим граничное давление на земляную основу.

Во время проведения расчётов следует собирать все единицы измерения в одну величину. Если полученные данные меньше удельной величины нагрузки, значит, нужно существенно увеличить общую площадь опоры. Рассчитать ленточный фундамент нужно с учётом двух факторов: нагрузка на основу и сопротивление той самой основы.

Способы сбора данных:

  • Точный;
  • приблизительный, когда для подсчётов берутся обобщённые данные по каждому предмету или строительному материалу. Подсчёт нагрузок на ленточный фундамент или свайный тип проводится с учётом таких величин, как деформация земляной основы и её несущая способность. Собрать нагрузки следует до того, как начинать первый этап строительства – рытьё котлована.

Некоторые данные по дому с мансардой

Пример: одноэтажный дом с мансардой и в наличии имеются только эскизы фасада. Это исходные параметры, пусть даже начальные и минимальные, но они должны быть. Если нет в наличии, то вести какие-либо расчёты невозможно. Заказать разработку документов можно в бюро архитектуры и строительстве при отделах муниципальных властей. Перед этим должны быть собранные основные документальные материалы по строительству.

В целях экономии денежных средств, некоторые недобросовестные застройщики пытаются сэкономить часть финансов, чтобы расчетная смета была ниже, нанимают для выполнения работ по проектировке не профессиональных мастеров. Чаще всего, эти люди специализируются на какой-то конкретной тематике или специфике, в то время как нужно владеть картиной в целом.

После того, как у нас вышеперечисленные данные в наличии, можно приступать к моделированию материала перекрытия, стен, перестенков. Начинаем сбор нагрузок по общим показателям.

  • Дом с мансардой, одноэтажный;
  • внешние размеры: 10,0 х 10,0 м;
  • высота пололка 2,50 м;
  • наружные стены изготовлены из материала газоблок, толщина 30,0 см;
  • облицовка – пустотелый кирпич, толщиной 12,0 см;
  • несущая стенка одна, толщина которой составляет 39,0 см;
  • перекрытие пустотелыми железобетонными плитами в области цоколя;
  • перекрытие в области крыши также пустотелыми железобетонными плитами;
  • крыша стропильного каркаса из профнастила;
  • зоны строительства – Урал и соседние области (№ 4 согласно классификатору).

Изначально подсчитываем площадь всех частей поочерёдно.

Сначала нужно посчитать площадь всех вышеперечисленных конструкций надземной части дома: 100 м2 + 100 м2 + 70 м2 = 270 м2, это площадь всех стен и перекрытия. Площадь кровли равна 140 м2, общая сумма – 410 м2, радиус поворота конструкции равен 0. Показатель нагрузки находится в рамках допустимой границы, так что стены выдержат давление.

Данные по весу на метр квадратный

Нагрузка, действующая на фундамент, пример:

  • Пустотелые железобетонные плиты – 550 кг/м2;
  • деревянные балки – 170 кг/м2;
  • дощатые балки – 350 кг/м2;
  • стальные балки – 250 кг/м2;
  • внешние стены из полного кирпича – 1900 кг/м2;
  • пустотелый кирпич – 1500 кг/м2;
  • газоблок – 700 кг/м2;
  • шлакоблок – 1300 кг/м2;
  • брёвна – 700 кг/м2;
  • деревянный каркас – 400 кг/м2.

Исходя из данных таблицы, можно с лёгкостью сказать, из какого материала лучше возводить сооружение. Итак, наши итоговые данные, пример:

  • Вес стен 30 т + 31 т + 18 т;
  • перекрытие равно 100 т;
  • кровля – 4 т;
  • утеплитель мансарды 7 т.

Итоговый вес всего капитального строения составляет 185 тонн. Но, при проведении расчётов мы не учли временные массы и их влияния, о которых писали ранее. Итак, снеговая масса 20 т, вес жильцов 1 т, мебель 7 т. Сбор нагрузок дал результат в 28 тонн к основанию фундамента. Запас прочности исчерпан на 85 – 90%, так, что конструкция выдерживает тоннаж намного больше.

Данные о глубине залегания

ошибка расчета нагрузки

Собственная масса базиса также играет важную роль при возведении капитального строения. Масса основы зависит от таких составных, как метраж промерзания грунта, близость грунтовых вод, наличие подвала в конструкции здания. Если на участке постройки имеется песчаный грунт, то подошву вовсе не обязательно углублять глубину промерзания. Когда речь заходит о глине, то подошва в обязательном порядке углубляется на соответствующую глубину. При определении глубины проектировщики руководствуются такими нормативными документами, как Строительные нормы и правила СНиП, несмотря на то, что они уже отменены действующим законодательством, в частном порядке они в действии. При укладке плитного перекрытия рекомендовано, чтобы конструкция выходила за внешний периметр стены на 0,1 метра.

Несущая способность грунта

Важно знать: как показывает практика, около 20% всех затрат берёт на себя сооружение фундамента. Чем он ниже, тем дороже получаются затраты, и наоборот. В целях экономии денежных средств, многие нерадивые застройщики, поднимают подошву основы, вместо того, чтобы её опускать. При итоговом просчёте должны учитываться такие данные, как пористость земляного шара, сопротивление, степень влаги. Очень важный фактор – сейсмическая активность и её влияния. В некоторых регионах она особо выражена и активна. Если всё-таки нужна постройка в активной зоне, то все цифры следует увеличивать на коэффициент интенсивности нагрузки 1,5. Итак, как правильно рассчитать давление на основу. Прежде всего, ознакомимся с некоторыми показателями.

Давление и сопротивление основания

Пример:
Дом с чертежом

  • Песок сухой – 150;
  • суглинок – 100;
  • глина – 60;
  • чернозём – 50;
  • земля – 30;
  • торф – 15;
  • каменистая глина – 90;
  • известняк – 2000;
  • валун – 3800;
  • вода – 15.

Деформация здания, допустимая граница:

  • Газобетон – 0,002;
  • бетон – 0,004;
  • армированные панели – 0,0016;
  • стеновые блоки без армирования – 0,0024.

Формы деформации сооружения:

  • Прогиб;
  • выгиб;
  • сдвиг;
  • крен;
  • перекос;
  • горизонтальное смещение.

Способы устранения деформации: увеличение жёсткости, дополнительное армирование, усиление основы, профилактика системы стоков и водоснабжения.

Как видим, при проведении расчётов по определению нагрузки нужно учитывать множество сопутствующих факторов. Невыполнение основных требований строительных норм приведёт к неточностям подсчётов, нарушениям технологии возведения, аварийности дома. Всегда привлекайте к работам только профессионалов, только так вы сможете провести верный расчёт нагрузки на фундамент и высчитать показатель сопротивления грунта.

Автор: Максименко Игорь