Расчет нагрузки на фундамент, примеры расчетов

Строительство дома ответственное мероприятие. Основой всему является фундамент. По этой причине необходимо уделить особое внимание его надежности. Одним из факторов, на который первоначально уделяют внимание – расчет нагрузки на фундамент. Именно правильные вычисления смогут обеспечить долговечность его службы и отсутствие трещин на стенах жилища. Для выполнения расчётов учитывают несколько факторов, о которых и пойдет речь. Основными считаются геология грунта, климатические особенности зоны, в которой производятся строительные работы, и непосредственно собранные нагрузки используемых материалов.

Виды нагрузок на основание дома

Первоначально определимся с вопросом, какую нагрузку можно придать основе будущего дома. По всем нормативным документам различают два типа нагрузок: временного и постоянного характера. Постоянные определяются непосредственно весом материалов, которые используются при строительстве дома. При действии кратковременных нагрузок, могут быть различия в зависимости от ситуации.

При расчёте интенсивности нагрузки постоянного характера учитывают следующие показатели:

• габариты частей дома;
• характеристики строительных материалов;
• показатели степени надёжности.

Важно! Специалисты советуют первоначально создать план будущего дома. Определить виды материалов и габариты его элементов. Для определения несущей способности, необходимо воспользоваться стандартами массы строительных материалов.

Глубина заложения основания

Следующим важным фактором является определение габаритов самого базиса и его массы. Уделим особое внимание глубине заложения основания дома. Данный момент зависит от климатических условий:

• уровень промерзания почвы;
• глубину прохождения грунтовых вод;
• необходимости обустройства подвального помещения.

Важно! Для правильного определения глубины заложения основания необходимо предварительно провести анализ почвы и выявить её особенности. Для этого выполняется бурение на глубину не менее 0,7 м ниже уровня промерзания. Таким способом можно определить несущую способность грунта и сориентироваться, как собирать нагрузки действующих на фундамент.

Несущая способность грунтов

Каждый тип грунта имеет свои показатели несущей способности. Представим краткую характеристику каждого типа:

• скалистый – довольно высокий уровень устойчивости, что позволяет почти не заглублять основание и не сомневаться, что фундаменты выдержат любую нагрузку;
• с элементами скалистых обломков – уровень устойчивости также имеет высокие показатели. Но необходимо убедиться в отсутствии глинистых прослоек. В том случае, когда глина всё-таки присутствует, то глубина заложения фундамента должна быть не менее 0,5 м;
• песчаный тип почвы позволяет определить глубину заложения до 0,7 м;
• глинистые грунты являются проблемными, поэтому глубина фундамента должна составлять 0,3 м ниже уровня промерзания грунта;
• торфянистые грунты требуют предварительного укрепления. Осуществляется это путем извлечения пористых слоев и установления дренажной системы. Для этого используют песок и гравий, с помощью которых создается подушка толщиной 0,5 м;

Важно! Илистая почва непригодна для выполнения строительных мероприятий.

Особенности расчёта нагрузки от типа основания

После того как определились с глубиной заложения фундамента необходимо рассчитать его ширину и другие параметры в зависимости от его вида. Перед тем, как рассчитать нагрузку на фундамент, определяемся с глубиной его заложения с учетом типа почвы. После этого стараемся определить остальные параметры. Для этого выполняем сбор нагрузок:

• материалов, из которых будут возводиться стены;
• деревянных конструкций, стропил, балок;
• материалов используемых для кровли;
• предполагаемый вес мебели и людей, которые будут проживать в доме.

Определив все составляющие, необходимо высчитать количество материала и его вес. Полученные результаты умножают на показатель надежности статических нагрузок. Для каждого вида он различен:

• металл – 1,05;
• дерево – 1,1;
• железобетон заводской – 1,2;
• железобетон, приготовленный своими руками – 1,3;
• полезные нагрузки – 1,2;
• снеговая нагрузка – 1,4.

Обращаем внимание! Если уклон кровли составляет 60⁰ и более, то снеговая нагрузка на фундамент считается равной нулю.

Ленточный фундамент

В ленточном основании нагрузка на грунт распределяется за счет его подошвы. Поэтому важно правильно рассчитать ее ширину. С помощью габаритов подошвы можно изменять уровень давления на 1 см² почвы. Рассчитать ленточный фундамент несложно. Для этого используется расчетная формула: B=P/L*R. То есть, предполагаемую массу будущего строения умноженную на показатель надёжности, разделить на произведение длины ленточного основания, как для наружных, так и для внутренних стен на показатель несущей способности почвы.

Для полного понимания процесса, приведем пример, как правильно рассчитать размер подошвы для ленточного основания дома размерами 6 м на 6 м, высотой 3 м. Мансардная часть имеет высоту 1,5 м. Кровля обеспечивается с помощью битумной черепицы. Допустимая глубина заложения фундамента составляет 0,6 м. Рассчитав сбор нагрузок и умножив её степень надёжности, получаем 64 000 кг. Далее определяем вес фундамента. Учитываем ширину, которую будет иметь лента. Она определяется в зависимости от ширины стен. В данном случае будем задавать ее 0,25 м. Высота цоколя будет составлять 0,4 м. Исходя из этого, общая высота основания будет равна 1 м. Данный пример предполагает одну внутреннюю несущую стену. Итак, вычисляем объём базиса 6*5*1*0,25=7,5 м³. Далее, определяем его вес и умножаем на показатель надёжности нагрузки, то есть 7,5*2500 кг *1,2=18 700 кг. Общий сбор нагрузок на фундамент составляет 64 000+18 700=82 700 кг. Далее все данные подставляем в формулу и получаем

B=82 700/3000 см*3,5 кг/см²=7,87 см.

Посчитанная нагрузка является оптимальной.

Особенности расчёта нагрузки на МЗГФ

Свои особенности в расчётах имеет основание мелкого заложения. Необходимо правильно определить, какие нагрузки выдерживает данное основание. Расчёт мелкозаглубленного ленточного фундамента основано на определённых правилах:

• определять глубину заложения необходимо основываясь на степени влияния геологических факторов, то есть глубиной промерзания почвы и образованием грунтовых вод;
• над поверхностью земли максимально допустимая высота ленты составляет 4 ширины, но при этом не превышает уровень заглубления основания;
• правильно посчитать ширину подошвы. Для этого применяют формулу D=g/R. D – ширина подошвы, g – сбор нагрузок на ленточный фундамент, R – сопротивление грунта, показатели которого для каждого типа грунта отличаются.
• далее приступаем к расчёту толщины подушки под мелкозаглублённый фундамент. На данный показатель оказывает влияния степень прочности почвы. Формула для расчёта t=2,5*D*(1-1,2*R*D/g). Для нестабильных и проблемных грунтов лучше применять такую формулу t=(A-C*D*g)/(1-0,4*C*W*(g/D)). A, C, W – коэффициенты, которые можно определить по таблицам, приведённым ниже.

В следующей таблице дано значение коэффициента W. В числителе указано значение для мелкозаглублённого фундамента 30 см, в знаменателе – для оснований не заглублённых.

Совет! Специалисты рекомендуют выполнить расчёты по обеим формулам и за основу взять больший результат. Главное, первоначально правильно собрать нагрузки.

Нюансы расчёта свайного фундамента

Некоторые особенности влияния нагрузки существуют для свайного фундамента. Поэтому рассмотрим пример вычисления.

Основные показатели, которые фигурируют в расчётах:

1. Радиус свай.
2. Длина.
3. Количество.
4. Расстояние, на котором размещаются соседние элементы.

Данный пример предусматривает упрощённые вычисления.

Начнём с вопроса, каким должен быть радиус винтовых свай:

• радиус 28,5 мм подходят для обустройства ограждений;
• сваи радиус 38 мм имеют несущую способность до 3 тонн. Применяются для закладки фундамента для лёгких построек;
• 44,5 мм – сваи, которые используют для одноэтажных построек, каркасных домиков и прочее. Несущая способность до 5 тонн;
• радиусом 54 мм можно использовать для закладки как одноэтажных, так и двухэтажных строений небольшого веса. Способны выдержать влияния нагрузки 7 тонн.

Расстояние между сваями также зависит от предполагаемой нагрузки. Если для постройки здания применяется газобетон или шлакоблоки, то шаг составляет 2 м, для более лёгких каркасных строений, не более 3 м.

Важно! Длина свай зависит от типа грунта. Чем слабее почва, тем больше длина свай.

Несколько советов по заложению фундамента

Многие, особенно начинающие строители, стремясь повысить качество и надёжность основания, допускают некоторые ошибки. Попробуем указать на основные нюансы:

• Увеличивая высоту ленты основания можно добиться высокой степени жёсткости. Но данный показатель не всегда приводит к положительным результатам и уменьшает влияния на него нагрузок. Приходиться выполнять армирование фундаментов, которое повышает степень напряжения. Основанию необходимо придать гибкость, тем самым снизить коэффициент жёсткости.
• Сложно выполнить расчёты деформаций от нагрузки, которые оказывают такие факторы, как морозное пучение или влияния грунтовых вод. Они могут со временем меняться. Поэтому лучше всего обращаться к специалистам для определения типа грунта и влияния климатических условий. Для предотвращения возникновения деформаций основания, следует обратить внимание на мероприятия по усилению, как самого фундамента, так и цоколя со стенами.
• Для снижения воздействия на основание морозов в зимнее время и демисезонной влаги рекомендуется провести ряд мероприятий по утеплению и гидроизоляции. В том случае, когда они запланированы, то данный фактор надо учесть при расчёте нагрузки.

Важно! Для обеспечения полной гарантии проведения точных анализов и расчётов, лучше обратиться к специалистам.

Если же к этой ответственной задаче приступили самостоятельно, то можно использовать специальные программы например Лира. Это компьютерная программа, которая позволяет выполнять строительные расчёты. Необходимо только правильно ввести все параметры, а техника посчитает и выдаст результат: расчёт фундамента при горизонтальной нагрузке, площадь подошвы и толщину подушки. К тому же, это отличная проверка самостоятельных расчётов. Не стоит забывать и об онлайн калькуляторах.

Автор: Игнатов Юрий