Как найти грузовую площадь фундамента

Грузовая площадь для сбора нагрузок на фундамент

Сбор нагрузок на фундамент

Представьте себе ситуацию, которая иногда встречается в наше время. Приходит человек в строительную компанию и говорит: «Я хочу заказать у вас строительство кирпичного двухэтажного дома с гаражом. Только у меня одно условие. Так как я располагаю небольшим бюджетом, не могли бы вы построить дом без фундамента, его все равно ведь не видно?» Как вы думаете, что ему могут ответить? С вероятностью в 99% ответ будет звучать так: «Извините, но это не возможно, ведь фундамент — это основа любого дома, без которой он просто развалится».

Действительно, фундаменты являются главными конструкциями практически для любого сооружения. И поэтому к ним должны предъявляться особые требования. В частности их подбор нужно производить исключительно по расчету, в котором учитывается будущий вес конструкций, опирающиеся на фундамент. Другими словами, необходимо произвести сбор нагрузок на фундамент.

Данная процедура выполняется согласно СНиП 2.01.07-85* (СП 20.13330.2011) «Актуализированная редакция» [1].

Общая нагрузка на фундамент складывается из следующих нагрузок:

1. Крыша и кровля.

Сюда входят вес конструкций крыши (стропила, обрешетка, железобетонная плита покрытия и т.д.), вес кровельного «пирога» (утеплитель, профнастил, металлочерепица, ондулин и т.д.), а также снеговая и ветровая нагрузки.

О том, как собирается нагрузка на кровлю, вы также можете найти на данном сайте.

Иногда к этим нагрузкам добавляется временная — вес человека в процессе обслуживания кровли, равная 100 кг/м 2 .

2. Межэтажные перекрытия.

Данный раздел включает вес несущих элементов перекрытия (железобетонные плиты перекрытия, деревянные и металлические балки), вес элементов покрытия пола и отделки (доски, ламинат, линолеум, штукатурка потолка и т.д). Кроме этого, здесь необходимо учитывать временные нагрузки от перегородок, людей, мебели и т.д.

О том, как это делается, вы можете узнать из специальной статьи, где рассмотрены примеры сбора нагрузок на перекрытие.

3. Покрытие.

В том случае, если, например, ваш дом имеет холодный чердак, т.е. комнат для проживания там не предусматривается и утеплитель располагается не в крыше, а над последним этажом, то это нужно учесть в отдельной категории.

Обычно здесь учитывается вес несущих элементов перекрытия и теплоизоляционного материала (минплита, пенополистирол, керамзит и т.д.). Редко к ним прибавляется цементно-песчаная стяжка.

Временная нагрузка для чердачного помещения — 70 кг/м 2 .

4. Подвальное перекрытие.

Если пол первого этажа опирается на стены, то его необходимо учитывать при сборе нагрузок на фундамент. В том случае, если пол устроен по грунту, то он передает нагрузку непосредственно на грунт, а не на фундамент. И, следовательно, его учитывать не нужно.

Данная нагрузка получается суммированием следующих масс: конструкции перекрытия (ж/б плита, балки и т.д.), «пирог» пола (ламинат, паркет, Ц/П стяжка, гидроизоляционные и теплоизоляционные материалы), временные нагрузки (перегородки, люди, мебель и т.д.).

Примечание: для того, чтобы перенести перечисленные выше нагрузки на фундамент необходимо знать грузовую площадь. Грузовая площадь — это нагрузка, которая воспринимается несущими конструкциями. Например, для здания с двумя несущими стенами, расположенными на расстоянии 5 метров друг от друга и, на которые опирается перекрытие, грузовая площадь для каждой стены будет равна 2,5м · 1м = 2,5м 2 . Потом эта цифра умножается на нагрузку, выраженную в кг/м 2 для того, чтобы получить кг или, другими словами, получить тот вес, который должен восприниматься фундаментом. Если же вы хотите получить равномерно распределенную нагрузку (кг/м), то просто разделите эту величину на 1м.

В том же случае, если у вас 4 несущих стены при тех же условиях, то грузовая площадь на стены собирается следующим образом.

Ну, а если дом снабжен внутренними несущими стенами, то необходимо сложить 2 грузовых площади с каждого полупролета. Но об этом в примере ниже.

5. Вертикальные конструкции.

К таким конструкциям относятся несущие стены и колонны, а также, собственно, фундамент.

Далее рассмотрим пример сбора нагрузок на ленточный фундамент.

Пример сбора нагрузок на фундамент

Исходные данные:

Предполагается строительство жилого 2-х этажного дома с холодным чердаком и двухскатной крышей. Опирание крыши производится на две крайних стены и одну стену под коньком. Подвал не предусмотрен.

Место строительства — г. Нижегородская область.

Тип местности — поселок городского типа.

Размеры дома — 9,5х10 м по наружным граням фундамента.

Угол наклона крыши — 35°.

Высота здания — 9,93 м.

Фундамент — железобетонная монолитная лента шириной 500 и 400 мм и высотой 1 900 мм.

Цоколь — керамический кирпич, толщиной 500 и 400 мм и высотой 730 мм.

Наружные стены — газосиликат плотностью 500 кг/м 3 , толщина стеной 500 мм и высотой 6 850 мм.

Внутренние несущие стены — газосиликат плотностью 500 кг/м 3 , толщиной стены 400 м и высота 6 850 мм.

Перекрытия и крыша — деревянные.

Конструкции, которые могли бы задержать снег на крыше, не предусмотрены.

План фундамента.

Разрез дома, с действующими нагрузками.

Требуется:

Собрать нагрузки на центральную ленту фундамента, расположенную под внутренней несущей стеной, если грузовая площадь от перекрытия 4,05 м 2 , а от крыши — 5,9 м 2 .

Сбор нагрузок на внутреннюю несущую стену.

Определяем нагрузки, действующие на 1 м 2 грузовой площади (кг/м 2 ) всех конструкций, нагрузка которых передается на фундамент.

— нижняя обшивка из досок t=30мм (ель ρ=450кг/м3)

Механика грунтов является одной из основных инженерных дисциплин для студентов всех строительных специальностей

3. 2. 2. Определение грузовой площади и нагрузок на фундаменты

Грузовая площадь определяется различно для жилых, общественных и производственных зданий.

На рисунке 11 показаны две грузовые площади для сбора нагрузок на ленточные фундаменты внутренней (Б) и внешней (А) стен жилого дома.

Для внутренней несущей стены ширина грузовой площади принимается равной 100 см, а длина определяется половиной расстояния в чистоте между стенами в направлении длинной стороны плиты перекрытия. Из-за наличия оконных проемов в наружных стенах ширина грузовой площади принимается равной расстоянию между осями оконных проемов вдоль здания, а длина  половине расстояния в чистоте между стенами  поперек здания.

В отличие от жилых зданий с несущими наружными и внутренними стенами в промышленных зданиях несущий каркас выполняется из колонн, ригелей и плит перекрытия. Поэтому при сборе нагрузок на отдельно стоящие фундаменты под колонны ширина и длина грузовой площади определяются половиной расстояния между соседними осями здания.

Рис. 11. Схема сбора нагрузок на фундаменты:
а) схема для подсчета нагрузок от конструкций;
б) схема для подсчета нагрузок на фундаменты: 1 — для внутренней стены; 2 — для наружной стены

Пример выполнения сбора нагрузок на фундамент крайней стены

Сбор нагрузок на фундамент предлагается оформить в виде таблиц по нижеприведенным формам.

Постоянные нормативные нагрузки

От веса покрытия

От веса чердачного перекрытия с утеплителем

От веса междуэтажного перекрытия

От веса перегородки

От веса карниза

От веса 1 м 2 кирпичной кладки (или от веса стены из др.материала)

Временные нормативные нагрузки

Величина нагрузки кН/м 2

Снеговая на 1 м 2 горизонтальной проекции кровли ( IV снеговой район)

На 1 м 2 проекции чердачного перекрытия

На 1 м 2 проекции междуэтажного перекрытия

Определяем грузовую площадь (см. рис.11 б):

А = 2,8 ·2,53 = 7,1 м 2 ,

где: 2,53 — расстояние между осями,

2,8 — половина расстояния в чистоте между стенами.

Нормативные нагрузки на 2,53 м длины фундамента на уровне спланированной отметки земли (кН):

Величина нагрузки кН

Вес чердачного покрытия с утеплителем

Вес n междуэтажных перекрытий

Вес перегородок на n этажах

Вес карниза и стены выше чердачного перекрытия

(Нормативная нагрузка на карниз + толщина стены *высота * нормативная нагрузка кирпичной кладки) * расстояние между осями оконных проемов

Вес цоколя и стены первого этажа за вычетом веса оконных проемов на длине, равной расстоянию между осями оконных проемов

Толщина стены первого этажа *(высота цоколя и первого этажа * расстояние между осями оконных проемов – высота оконного проема * длина оконного проема) * нормативная нагрузка кирпичной кладки

0,64* [(2,5+2,5)*2,53 — 1,51*2,1]*18

Вес стены со второго этажа и выше за вычетом веса оконных проемов

Толщина стены * (высота этажа * расстояние между осями оконных проемов — высота оконного проема * длина оконного проема) * количество этажей * нормативная нагрузка кладки

Итого постоянная нагрузка

Величина нагрузки кН

На чердачное перекрытие

На n междуэтажных перекрытий с учетом коэффициента

j n1 = 0,3+0,6/Ön, где:

n — число перекрытий, от которых нагрузка передается на основание

Итого временная нагрузка

Нормативное усилие на обрезе фундамента от вышележащих конструкций N о II определяется как сумма постоянной и временной нагрузок.

Фундамент передает усилия от веса вышележащих конструкций и воспринимаемых ими нагрузок на основание. Прочность конструкций наземной части зданий обеспечивается прочностью и долговечностью фундамента, его устойчивостью, наличием конструктивных мероприятий, ограничивающих осадки основания в пределах, допустимых СНиП 2.02.01-83, экономичной и целесообразной формой и конструкцией фундаментов.

Проектирование фундамента заключается в выборе его типа, размеров и способов устройства. Для этого необходимо определить: материал и конструкцию фундамента; глубину его заложения; давление под подошвой фундамента; осадки фундамента и способ выполнения работ по подземной части зданий. Кроме того, следует проверить устойчивость фундамента.

3.2.3. Определение глубины заложения подошвы фундамента

Глубина заложения фундаментов является одним из основных факторов, обеспечивающих необходимую несущую способность и деформации основания, не превышающие предельных по условиям нормальной эксплуатации.

Глубина заложения фундаментов определяется:

а) конструктивными особенностями зданий или сооружений (например, жилое здание с подвалом или без него), нагрузок и воздействий на их фундаменты;

б) глубиной заложения фундаментов примыкающих сооружений, а также глубиной прокладки инженерных коммуникаций;

в) инженерно-геологическими условиями площадки строительства (физико-механические свойства грунтов, характер напластования и пр.);

г) гидрогеологическими условиями площадки и возможными их изменениями в процессе строительства и эксплуатации зданий и сооружений;

д) глубиной сезонного промерзания грунтов.

Глубина заложения фундаментов исчисляется от поверхности планировки (рис.12,а) или пола подвала до подошвы фундамента (рис.12,б), а при наличии бетонной подготовки — до ее низа.

При выборе глубины заложения фундаментов рекомендуется [1]:

а) предусматривать заглубление фундаментов в несущий слой грунта не менее чем на 10-15 см;

б) избегать наличия под подошвой фундамента слоя грунта, если его прочностные и деформационные свойства значительно хуже свойств подстилающего слоя грунта;

в) стремиться, если это возможно, закладывать фундаменты выше уровня грунтовых вод для исключения необходимости применения водопонижения при производстве работ.

Рисунок 12. Схемы к определению глубины заложения фундаментов d :
а — фундамент внешней оси здания; б — фундамент внутри здания

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта d fn принимается равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов (по данным наблюдений за период не менее 10 лет) под открытой, оголенной от снега поверхностью горизонтальной площадки при уровне грунтовых вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов.

При отсутствии данных многолетних наблюдений нормативную глубину сезонного промерзания грунтов определяют на основе теплотехнических расчетов. Для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, ее нормативное значение определяется по формуле:

где d 0 — глубина промерзания при М t = 1ºС, м, принимаемая: для суглинков и глин — 0,23; супесей, песков мелких и пылеватых — 0,28; песков гравелистых, крупных и средней крупности — 0,30; крупнообломочных грунтов — 0,34;

M t — безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, ° C, принимаемых по СНиП [8] или по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях.

За неимением этих данных нормативную глубину сезонного промерзания можно определить по схематической карте (рис.13), где даны изолинии нормативных глубин промерзания для суглинков, т.е. при d 0 = 0,23 м. При наличии в зоне промерзания других грунтов значение d fn , найденное по карте, умножается на отношение d 0 /0,23 (где d 0 соответствует грунтам рассматриваемой строительной площадки).

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта определяется по формуле:

где k h — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения и принимаемый для отапливаемых зданий в зависимости от конструкции полов и температуры внутри помещений, а для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых зданий k h = 1,1 (кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой).

Рисунок 13. Карта нормативных значений глубины промерзания d 0 , см

Особенности сооружения

Коэффициент к h при расчетной среднесуточной температуре воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, Сº

Собираем нагрузки на ленточный фундамент дома

Сбор нагрузок разберем на примере. Для расчета ленточного фундамента понадобится собрать нагрузки ото всех конструкций — от крыши до стен.

В чем заключается сбор нагрузки? Начнем с того, что ширина подошвы фундамента непосредственно зависит от величины нагрузки от конструкций. Поэтому первый шаг — это анализ того, сколько типов фундаментных лент мы назначим.

В нашем примере мы рассмотрим двухэтажный дом без подвала с несущими стенами вдоль цифровых осей. На эти стены опираются сборные плиты перекрытия над первым этажом и монолитное перекрытие над вторым этажом, также на них опираются стропила деревянной кровли. Вдоль буквенных осей — самонесущие стены.

Каким образом собирается нагрузка? Если стена самонесущая, то считается просто вес одного погонного метра этой стены (окна и двери условно не учитываем). Если стена является несущей, и на нее опираются перекрытие, конструкции крыши или лестница, то к весу самой стены прибавляется еще и нагрузки от половины пролета перекрытия (крыши). Площадь, с которой собирается нагрузка называется грузовой площадью. Допустим, расстояние между двумя несущими стенами 4 метра. Нагрузку мы собираем на 1 погонный метр. Одна половина пролета придется на одну стену, вторая — на вторую. Значит, грузовая площадь для каждой стены от этого перекрытия равна 4*1/2 = 2 м 2 . Если на стену опирается перекрытие с двух сторон, то эти две грузовые площади нужно складывать.

На рисунке показана схема дома и грузовые площади для каждой стены.

Нагрузка на стены по оси «1» и «3» одинаковая, это будет первый тип фундамента. Нагрузка на стену по оси «2» значительно больше, чем на наружные стены (во-первых, в два раза больше нагрузка от перекрытий и крыши, во-вторых, сама стена по оси «2» выше), это будет второй тип фундамента. И третий тип — нагрузка от самонесущих стен по осям «А» и «Б».

После того, как определились с количеством типов фундаментов, определим нагрузки от конструкций.

Плиты перекрытия сборные, круглопустотные — 300 кг/м 2

звукоизолирующая стяжка толщиной 40 мм, 20 кг/м 3

выравнивающая стяжка толщиной 15 мм, 1800 кг/м 3

Как правильно рассчитать ленточный фундамент – конкретный пример

Расчет ленточного фундамента состоит из двух основных этапов – сбора нагрузок и определения несущей способности грунта. Соотношение нагрузки на фундамент к несущей способности грунта определит требуемую ширину ленты.

Толщина стеновой части принимается в зависимости от конструктива наружных стен. Армирование обычно назначается конструктивно (от четырех стержней Ф10мм для одноэтажных газоблочных/каркасных и до шести продольных стержней Ф12мм для кирпичных зданий в два этажа с мансардой). Расчет диаметров и количества арматурных стержней выполняется только для сложных геологических условий.

Абсолютное большинство он-лайновых калькуляторов фундаментов позволяют всего лишь определить требуемое количество бетона, арматуры и опалубки при заранее известных габаритных параметрах фундамента. Немногие калькуляторы могут похвастаться сбором нагрузок и/или определением несущей способности грунта. К сожалению, алгоритмы работы таких калькуляторов не всегда известны, а интерфейсы зачастую непонятны.

Точный результат можно получить с помощью методики расчёта, изложенный в строительных нормах и правилах. Например, СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия», СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений». С помощью первого документа будем собирать нагрузки, второго – определять несущую способность грунта. Эти своды правил представляют собой актуализированные (обновленные) редакции старых советских СНиПов.

1. Сбор нагрузок
2. Таблица сбора равномерно распределенных нагрузок
3. Расчёт несущей способности грунта
4. Определение требуемой ширины подошвы («подушки») ленточного фундамента
5. Осадка фундамента
6. Заключение

Сбор нагрузок

Сбор нагрузок осуществляется суммированием их каждого вида (постоянные, длительные, кратковременные) с умножением на грузовую площадь. При этом учитываются коэффициенты надежности по нагрузке.

Значения коэффициентов надежности по нагрузке согласно СП 20.13330.2011.

Нормативные значения полезных нагрузок в зависимости от назначения помещения согласно СП 20.13330.2011.

К постоянным нагрузкам относят собственный вес конструкций. К длительным – вес не несущих перегородок (применительно к частному строительству). Кратковременными нагрузками является мебель, люди, снег. Ветровыми нагрузками можно пренебречь, если речь не идет о строительстве высокого дома с узкими габаритами в плане. Разделение нагрузок на постоянные/временные необходимо для работы с сочетаниями, которыми для простых частных строений можно пренебречь, суммируя все нагрузки без понижающих коэффициентов сочетания.

По своей сути сбор нагрузок представляет собой ряд арифметических действий. Габариты конструкций умножаются на объемный вес (плотность), коэффициент надежности по нагрузке. Равномерно распределенные нагрузки (полезная, снеговая, вес горизонтальных конструкций) формируют опорные реакции на нижележащих конструкциях пропорционально грузовой площади.

Сбор нагрузок разберем на примере частного дома 10х10, один этаж с мансардой, стены из газоблока D400 толщиной 400мм, кровля симметричная двускатная, перекрытие из сборных железобетонных плит.

Схема грузовых площадей для несущих стен в уровне перекрытия первого этажа (в плане.

Схема грузовых площадей для несущих стен в уровне кровли (в разрезе.

Некоторую сложность представляет собой сбор снеговой нагрузки. Даже для простой кровли согласно СП 20.13330.2011 следует рассматривать три варианта загружения:

Схема снеговых нагрузок на кровлю.

Вариант 1 рассматривает равномерное выпадение снега, вариант 2 – не симметричное, вариант 3 – образование снегового мешка. Для упрощения расчёта и для формирования некоторого запаса несущей способности фундаментов (особенно он необходим для примерного расчёта) можно принять максимальный коэффициент 1,4 для всей кровли.

Конечным результатом для сбора нагрузок на ленточный фундамент должна быть линейно распределенная (погонная вдоль стен) нагрузка, действующая в уровне подошвы фундамента на грунт.

Таблица сбора равномерно распределенных нагрузок

Наименование нагрузки	Нормативное значение, кг/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчётное значение нагрузки, кг/м2
Собственный вес плит перекрытия	275	1,05	290
Собственный вес напольного покрытия	100	1,2	120
Собственный вес гипсокартонных перегородок	50	1,3	65
Полезная нагрузка	200	1,2	240
Собственный вес стропил и кровли	150	1,1	165
Снеговая нагрузка	100*1,4 (мешок)	1,4	196

Всего: 1076 кг/м2

Нормативное значение снеговой нагрузки зависит от региона строительства. Его можно определить по приложению «Ж» СП 20.13330.2011. Собственные веса кровли, стропил, напольного перекрытия и перегородок взяты ориентировочно, для примера. Эти значения должны определяться непосредственным вычислением веса того или иного конструктива, или приближенным определением по справочной литературе (или в любой поисковой системе по запросу «собственный вес ххх», где ххх – наименование материала/конструкции).

Рассмотрим стену по оси «Б». Ширина грузовой площади составляет 5200мм, то есть 5,2м. Умножаем 1076кг/м2*5,2м=5595кг/м.

Но это ещё не вся нагрузка. Нужно добавить собственный вес стены (надземной и подземной части), подошвы фундамента (ориентировочно можно принять её ширину 60см) и вес грунта на обрезах фундамента.

Для примера возьмем высоту подземной части стены из бетона в 1м, толщина 0,4м. Объемный вес неармированного бетона 2400кг/м3, коэффициент надежности по нагрузке 1,1: 0,4м*2400кг/м3*1м*1,1=1056кг/м.

Верхнюю часть стены примем в примере равной 2,7м из газобетона D400 (400кг/м3) той же толщины: 0,4м*400кг/м3*2,7м*1,1=475кг/м.

Ширина подошвы условно принята 600мм, за вычетом стены в 400мм получаем свесы общей суммой 200мм. Плотность грунта обратной засыпки принимается равной 1650кг/м3 при коэффициенте 1,15 (высота толща определится как 1м подземной части стены минус толщина конструкции пола первого этажа, пусть будет в итоге 0,8м): 0,2м**1650кг/м3*0,8м*1,15=304кг/м.

Осталось определить вес самой подошвы при её обычной высоте (толщине) в 300мм и весе армированного бетона 2500кг/м3: 0,3м*0,6м*2500кг/м3*1,1=495кг/м.

Суммируем все эти нагрузки: 5595+1056+475+304+495=7925кг/м.

Более подробная информация о нагрузках, коэффициентах и других тонкостях изложена в СП 20.13330.2011.

Расчёт несущей способности грунта

Для расчёта несущей способности грунта понадобятся физико-механические характеристики инженерно-геологических элементов (ИГЭ), формирующих грунтовый массив участка строительства. Эти данные берутся из отчета об инженерно-геологических изысканиях. Оплата такого отчёта зачастую окупается сторицей, особенно это касается неблагоприятных грунтовых условий.

Среднее давление под подошвой фундамента не должно превышать расчётное сопротивление основания, определяемого по формуле:

Формула определения расчетного сопротивления грунта основания.

Для этой формулы существует ряд ограничений по глубине заложения фундаментов, их размеров и т.д. Более подробная информация изложена в разделе 5 СП 22.13330.2011. Ещё раз подчеркнем, что для применения данной расчётной методики необходим отчет об инженерно-геологических изысканиях.

В остальных случаях с некоторой степенью приближенности можно воспользоваться усредненными значениями в зависимости от типов ИГЭ (супеси, суглинки, глины и т.п.), приведенными в СП 22.133330.2011:

Расчетные сопротивления крупнообломочных грунтов.

Расчетные сопротивления песчаных грунтов.

Расчетные сопротивления глинистых грунтов.

Расчетные сопротивления суглинистых грунтов.

Расчетные сопротивления заторфованных песков.

Расчетные сопротивления элювиальных крупнообломочных грунтов.

Расчетные сопротивления элювиальных песков.

Расчетные сопротивления элювиальных глинистых грунтов.

Расчетные сопротивления насыпных грунтов.

В рамках примера зададимся суглинистым грунтом с коэффициентом пористости 0,7 при значении числа пластичности 0,5 – при интерполяции это даст значение R=215кПа или 2,15кг/см2. Самостоятельно определить пористость и число пластичности очень сложно, для приблизительной оценки стоит оплатить взятие хотя бы одного образца грунта со дна траншеи специалистом лаборатории, выполняющей изыскания. В общем и целом для суглинистых грунтов (самый распространенный тип) чем выше влажность, тем выше значение числа пластичности. Чем легче грунт уплотняется, тем выше коэффициент пористости.

Определение требуемой ширины подошвы («подушки») ленточного фундамента

Требуемая ширина подошвы определяется отношением расчетного сопротивления основания к линейно распределенной нагрузке.

Ранее мы определили погонную нагрузку, действующую в уровне подошвы фундамента – 7925кг/м. Принятое сопротивление грунта у нас составило 2,15кг/см2. Приведём нагрузку в те же единицы измерения (метры в сантиметры): 7925кг/м=79,25кг/см.

Ширина подошвы ленточного фундамента составит: (79,25кг/см) / (2,15 кг/см2)=36,86см.

Ширину фундамента обычно принимают кратной 10см, то есть округляем в большую сторону до 40см. Полученная ширина фундамента характерна для легких домов, возводимых на достаточно плотных суглинистых грунтах. Однако по конструктивным соображениям в некоторых случаях фундамент делают шире. Например, стена будет облицовываться фасадным кирпичом с утеплением толщиной 50мм. Требуемая толщина цокольной части стены составит 40см газобетона + 12см облицовки + 5см утеплителя = 57см. Газобетонную кладку на 3-5см можно «свесить» по внутренней грани стены, что позволит уменьшить толщину цокольной части стены. Ширина подошвы должна быть не менее этой толщины.

Осадка фундамента

Ещё одной жестко нормируемой величиной при расчёте ленточного фундамента является его осадка. Её определяют методом элементарного суммирования, для которого вновь понадобятся данные из отчета об инженерно-геологических изысканиях.

Формула определения средней величины осадки по схеме линейно-деформируемого слоя (приложение Г СП 22.13330.2011).

Схема применения методики линейно-деформируемого слоя.

Исходя из опыта строительства и проектирования известно, что для инженерно-геологических условий, характерных отсутствием грунтов с модулем деформации менее 10МПа, слабых подстилающих слоев, макропористых ИГЭ, ряда специфичных грунтов, то есть при относительно благоприятных условиях расчёт осадки не приводит к необходимости увеличения ширины подошвы фундамента после расчёта по несущей способности. Запас по расчётной осадке по отношению к максимально допустимой обычно получается в несколько раз. Для более сложных геологических условий расчёт и проектирование фундаментов должен выполняться квалифицированным специалистом после проведения инженерных изысканий.

Заключение

Расчёт ленточного фундамента выполняется согласно действующим строительным нормам и правилам, в первую очередь СП 22.13330.2011. Точный расчёт фундамента по несущей способности и его осадки невозможен без отчета об инженерно-геологических изысканиях.

Приближенным образом требуемая ширина ленточного фундамента может быть определена на основании усредненных показателей несущей способности тех или иных видов грунтов, приведенных в СП 22.13330.2011. Расчёт осадки обычно не показателен для простых, однородных геологических условий в рамках «частного» строительства (легких строений малой этажности).

Принятие решения о самостоятельном, приближенном, неквалифицированном расчёте ширины подошвы ленточного фундамента владельцем будущего строения неоспоримым образом возлагает всю возможную ответственность на него же.

Целесообразность применения он-лайн калькуляторов вызывает обоснованные сомнения. Правильный результат можно получить, используя методики расчёта, приведенные в нормах и справочной литературе. Готовые калькуляторы лучше применять для подсчета требуемого количества материалов, а не для определения ширины подошвы фундамента.

Точный расчет ленточного фундамент не так уж прост и требует наличия данных по грунтам, на которые он опирается, в виде отчета по инженерно-геологическим изысканиям. Заказ и оплата изысканий, а также кропотливый расчет окупятся сторицей правильно рассчитанным фундаментом, на который не будут потрачены лишние деньги, но который выдержит соответствующие нагрузки и не приведет к развитию недопустимых деформаций здания.

Сбор нагрузок на фундамент. Как рассчитать, примеры

Сбор нагрузок на фундамент осуществляется посредством суммирования всех элементов здания. Дополнительно добавляется снеговая и полезная нагрузка.

1. Сбор нагрузок на фундамент пример. Введение.
2. Сбор нагрузок на фундамент: порядок выполнения расчетов, особенности и рекомендации.
3. Что нужно учитывать при расчете нагрузки.
4. Учет необходимых параметров
5. Расчет нагрузки от наружных стен
6. Какой вы выбрали фундамент?
7. Методы расчета при ленточном фундаменте.
8. 4. Сбор нагрузок на фундамент
9. Фундамент под колонну.
10. Предварительный расчет нагрузки фундамента на грунт
11. Как рассчитать кубатуру фундамента
12. Расчет общей нагрузки на 1 м2 грунта

Сбор нагрузок на фундамент пример. Введение.

Сбор нагрузок разберем на примере. Для расчета ленточного фундамента понадобится собрать нагрузки ото всех конструкций — от крыши до стен.

В чем заключается сбор нагрузки? Начнем с того, что ширина подошвы фундамента непосредственно зависит от величины нагрузки от конструкций. Поэтому первый шаг — это анализ того, сколько типов фундаментных лент мы назначим.

В нашем примере мы рассмотрим двухэтажный дом без подвала с несущими стенами вдоль цифровых осей. На эти стены опираются сборные плиты перекрытия над первым этажом и монолитное перекрытие над вторым этажом, также на них опираются стропила деревянной кровли. Вдоль буквенных осей — самонесущие стены.

Сбор нагрузок на свайный фундамент пример.

Каким образом собирается нагрузка? Если стена самонесущая, то считается просто вес одного погонного метра этой стены (окна и двери условно не учитываем). Если стена является несущей, и на нее опираются перекрытие, конструкции крыши или лестница, то к весу самой стены прибавляется еще и нагрузки от половины пролета перекрытия (крыши). Площадь, с которой собирается нагрузка называется грузовой площадью. Допустим, расстояние между двумя несущими стенами 4 метра. Нагрузку мы собираем на 1 погонный метр. Одна половина пролета придется на одну стену, вторая — на вторую. Значит, грузовая площадь для каждой стены от этого перекрытия равна 4*½ = 2 м 2. Если на стену опирается перекрытие с двух сторон, то эти две грузовые площади нужно складывать.

На рисунке показана схема дома и грузовые площади для каждой стены.

Нагрузка на стены по оси «1» и «3» одинаковая, это будет первый тип фундамента. Нагрузка на стену по оси «2» значительно больше, чем на наружные стены (во-первых, в два раза больше нагрузка от перекрытий и крыши, во-вторых, сама стена по оси «2» выше), это будет второй тип фундамента. И третий тип — нагрузка от самонесущих стен по осям «А» и «Б».

После того, как определились с количеством типов фундаментов, определим нагрузки от конструкций.

1. Нагрузка на 1 м 2 перекрытия над первым этажом.

Сбор нагрузок на фундамент: порядок выполнения расчетов, особенности и рекомендации.

Основная задача фундамента — это передача нагрузки от строения к почве. Поэтому сбор нагрузок на фундамент — одна из важнейших задач, которая должна быть решена еще перед началом строительства здания.

Сбор нагрузок на фундамент пример.

Что нужно учитывать при расчете нагрузки.

Правильность расчета — это одна из ключевых ступеней в строительстве, которая должна быть решена. При проведении неверных расчетов, скорее всего, под давлением нагрузок фундамент просто осядет и «уйдет под землю». При расчете и сборе нагрузок на фундамент нужно учитывать, что существует две категории — временные и постоянные нагрузки.

• Первое — это, конечно же, вес непосредственно самого здания. Суммарный вес строения складывается из нескольких составляющих. Первая составляющая — это суммарный вес перекрытий здания для пола, крыши, межэтажных и т. д. Вторая составляющая — это вес всех его стен, как несущих, так и внутренних. Третья составляющая — это вес коммуникаций, которые прокладываются внутри дома (канализация, отопление, водопровод). Четвертая и последняя составляющая — это вес отделочных элементов дома.
• Также при сборе нагрузок на фундамент нужно учитывать вес, который называют полезной нагрузкой строения. В этом пункте имеется в виду все внутреннее устройство (мебель, приборы, жители и т. д.) дома.
• Третий тип нагрузок — это временные, к которым чаще всего относят появившиеся вследствие погодных условий дополнительные нагрузки. К таковым относят слой снега, нагрузки при сильном ветре и т. д.

Сбор нагрузок на фундамент пример таблица.

Учет необходимых параметров

Влияние грунтового основания на фундамент

Для обеспечения надежности несущего основания необходимо грамотно и правильно произвести подсчет всех нагрузок от усилий и внешних факторов, влияющих на проектируемое здание.

Для успешного выполнения сбора нагрузок необходимо предусмотреть следующие параметры:

1. Климатические условия места под застройку.
2. Тип почвенных грунтов и их структурные особенности.
3. Уровень горизонтальной линии грунтовых вод.
4. Особенности конструкции здания, объема и вида материалов для строительства здания.
5. Вид кровельной конструкции с материалами.

Все эти факторы служат исходными данными составления расчетной несущей способности ленточного фундамента.

Расчет нагрузки от наружных стен

Так как у нас по проекту два этажа, то высоту стены принимаем 6м. Ширина дана – 0,4 м. Используем данные из таблицы для расчетов: 6 м*0,4 м*1 м*600 кгс/м3= 1440 кгс/п.м.

Определение нагрузок на фундаменты

Перед началом проектирования необходимо изучить конструктивное решение здания: габариты, его назначение, характер передачи нагрузки (несущие стены или каркас), материал стен и перекрытий, их размеры, количество этажей, назначение первого этажа, наличие подвала.

Расчет оснований и фундаментов производится по расчетным нагрузкам. При расчете по деформациям (II предельное состояние) коэффициент перегрузки равен 1.

Определение нагрузок действующих на фундамент производится до уровня планировочной отметки. Перед сбором нагрузок, необходимо установить какие, элементы конструкций являются несущими и какие самонесущими, как проходит передача нагрузок от перекрытий.

Сбор нагрузок от веса конструкций и временной нагрузки производится на грузовую площадь, которая принимается в соответствии со статической схемой сооружения. Для ленточных фундаментов под нагруженные несущие стены длина грузовой площадки принимается между осями оконных проемов, ширина – до середины пролета между наружной и внутренней стеной, под внутренние стены длина грузовой площади принимается равной 1 пог.м, а ширина – равной расстоянию между серединами пролетов. Для колонн длина и ширина грузовой площади принимается равной расстоянию между серединами пролетов.

К постоянным нагрузкам относится вес конструкций (стен, перекрытия, кровли и др.), к временным – полезная нагрузка на перекрытия, снеговая и ветровая нагрузка. Нормативные нагрузки от веса конструкций определяются по проектным размерам и удельным весам материалов, коэффициенты перегрузки принимаются по СНиПу 2.01.07-85 (п.3.1-3.4). Величины нормативных временных нагрузок определяются по СНиПу 2.01.07-85 (п. 3.5-3.9).

При расчете нагрузки от одного перекрытия полное значение нормативных временных нагрузок, указанных в СНиПе, следует снижать в зависимости от грузовой площади А рассчитываемого элемента умножением на коэффициент сочетания ψ_А, равный для квартир, общежитий, служебных и бытовых помещений при А > А₁ = 9 м 2

. (1.1)

При наличии двух перекрытий и более

, (1.2)

где n – число загруженных временной нагрузкой перекрытий.

Для читальных залов, торговых залов, участков обслуживания и ремонта оборудования

; м 2 . (1.3)

При наличии двух и более перекрытий

. (1.4)

Нормативные атмосферные нагрузки, определенные по неблагоприятным значениям в течение определенного периода времени, и соответствующие коэффициенты приведены в СНиП 2.01.07-85.

Возможность одновременного проявления нескольких нагрузок регламентируется нормативными документами. СНиП 2.01.07-85 выделяет основное и особое сочетание нагрузок. Основное сочетание включает постоянные, временные, длительные и кратковременные нагрузки. Особое сочетание нагрузок, помимо постоянных и временных нагрузок включает особую нагрузку.

Расчет оснований по деформациям и по несущей способности приводится на основное сочетание нагрузок. Нагрузки на основание от наземных частей сооружения в зависимости от их схемы определяются на уровне спланированной отметки земли, верхнего обреза или подошвы фундамента отдельно от вертикальных и горизонтальных сил.

В каркасных зданиях с полным каркасом вся нагрузка от перекрытий воспринимается только каркасом. Здание имеет как внутренние, так и наружные (пристенные) колонны. Наружные стены выполняются самонесущими или как дополнение каркаса с передачей на него веса стены. В зданиях с неполным каркасом нагрузки от перекрытий передаются на наружные стены и внутренний каркас. В бескаркасных зданиях вся нагрузка от чердачного, междуэтажного перекрытия и покрытия передается на наружные и внутренние продольные стены или на наружные торцевые и внутренние поперечные стены. Так как стены здания передают нагрузку на фундамент по простенкам, нагрузка суммируется по длине, равной расстоянию между осями оконных проемов.

Пример 1.1. Требуется определить нагрузки пятиэтажного административно-бытового комбината шахты, если здание с неполным поперечным каркасом (рис. 1.5). Стены выполнены из кирпичной кладки удельным весом γ = 18 кН/м 3 , толщина наружных стен 64 см. Внутренний поперечный каркас из сборных железобетонных колонн сечением 40×40 см и ригелей сечением 54×30 см. Междуэтажные перекрытия из крупноразмерного железобетонного настила, кровля – из железобетонных плит по строительным балкам с техническим чердаком. Район строительства г. Тула.

Рис. 1.5. Расчетная схема к примеру 1.1

Сбор нагрузок производить в такой последовательности. Определяют постоянные нормативные нагрузки: от веса покрытия (гидроизоляционный ковер, кровельный настил и балки) – 1,5 кПа, от веса чердачного перекрытия с утеплителем – 3,8 кПа; от веса междуэтажного перекрытия – 3,6 кПа; от веса перегородок – 1,0 кПа; от веса карниза – 2 кН/м.

По СНиПу устанавливают временные нагрузки: снеговая на 1м 2 горизонтальной проекции – 1,8 кПа, временная на чердачное перекрытие – 0,7 кПа, временная на междуэтажное перекрытие – 2,0 кПа.

Решение. Определяем нагрузку на наружную стену в осях Б – 2.

Грузовая площадь А = 3,3 × 2,8 = 9,24 м 2 , где 3,3 м – расстояние между осями оконных проемов, а 2,8 м – половина расстояния в чистоте между стеной и колонной. Возможность неодновременного загружения всех пяти этажей временной нагрузкой учитываем, вводя понижающий коэффициент по формуле (1.1) при средней площади помещений 18м 2 :

;

.

Постоянные нагрузки от конструкции, кН:

вес покрытия 1,5×9,24 = 13,86;

вес чердачного перекрытия 3,8×9,24 = 35,11;

вес пяти междуэтажных перекрытий 3,6×9,24×5 = 116,3;

от сборного ригеля перекрытий 0,54×0,3×2,8×25×6 = 68,0;

вес перегородок на пяти этажах 1×9,24×5 = 46,2

вес кирпичной кладки выше чердачного перекрытия 1,5×0,51×3,3×18 = 45,0;

вес стены за вычетом веса оконных проемов на длине 3,3м

0,64×(3,6×3,2 – 2,32×1,79)×5×18 = 445,42.

Итоговая постоянная нагрузка 769,4 кН.

Временные нагрузки, кН

на кровлю 1,8 × 9,24 = 16,63;

на чердачное перекрытие 0,7 × 9,24 = 6,46;

на пять междуэтажных перекрытий с коэффициентом ψ_n1 = 0,66

Итоговая временная нагрузка 84,07 кН.

Нормативная нагрузка на 1м наружной стены

(769,4 + 84,07)/3,3 = 258,6 кН.

Нагрузка на колонну. кН;

грузовая площадь 5,6×5,6 = 31,36 м 2

вес покрытия 1,5×31,36 = 47;

вес чердачного перекрытия 3,8×31,36 = 119,1;

вес плит междуэтажных перекрытий 3,6×5×31,36 = 564,48;

вес перегородок на пяти этажах 1×5×31,96 = 156,8,

вес сборного ригеля перекрытий 0,54×0,3×2,8×25×2×6 = 136,0;

вес железобетонных колонн 0,4×0,4×3,6×25×5 = 72.

Итоговая постоянная нагрузка 1095,38 кН.

на кровлю 1,8×31,36 = 56,44;

чердачное перекрытие 0,7×31,36 = 21,95;

вес пяти междуэтажных перекрытий с коэффициентом ψ_n1 = 0,66

Итоговая временная нагрузка 275,28 кН.

Нормативная нагрузка на колонну 1095,38 + 275,28 = 1370,66 кН.

3.Определение размеров в плане фундаментов мелкого заложения на естественном основании

Выбор глубины заложения фундаментов производится в соответствии со СНиП 2.02.01.83 [3, с. 100-108]; [9, с. 37-40].

Размеры в плане фундаментов мелкого заложения на естественном основании определяются:

– для ленточного фундамента по формуле

(1)

где b – ширина подошвы фундамента, м;

N – расчетная нагрузка от веса сооружения, кН;

– среднее значение объемного веса материала фундамента и грунта на его обрезах, кН/м ; = 20 кH/м

– условное расчетное давление грунта под подошвой фундамента, определяемое по СНиП 2.02.01.838*,кПа; d – глубина заложения подошвы фундамента, м;

– для отдельно стоящего (столбчатого) квадратного фундамента

(2)

где d – высоты фундамента, квадратного в плане, м.

Если основанием фундамента служит слабый грунт, для которого не дано расчетное давление в СНиП 2.02.01.83*, то размеры фундамента в плане определяются подбором.

После определения размера фундамента в плане производится его конструирование, т.е. принимается вид фундамента (сборный или монолитный). Для сборного фундамента по каталогам подбираются типовые блоки. При этом не допускается вылет консоли подушки больше того, что указан в таблице для соответствующего напряжения под подошвой фундамента. После уточнения в плане размеров фундамента, которые могут измениться в большую сторону, производится проверка несущего слоя грунта по формуле

(3)

где N_р – расчетная нагрузка на уровне верхнего обреза, кН;

G – вес фундамента (вес стеновых и фундаментных блоков) для отдельных фундаментов, кН;

для ленточных фундаментов, кН/м 2 ;

G_гр – вес грунта на его обрезах, кН.

А – площадь подошвы фундамента, м 2

R_p – расчетное сопротивление грунта, определяемое по формуле (7) СНиПа 2.09.01-83*.

1) разница между составляет меньше 10% от R. В этом случае размеры блока оставляют без изменения;

2) разница между более 10%. Это значит, что фундамент запроектирован не экономично. Размер фундамента в плане следует уменьшить;

3) может вызвать увеличение осадки грунта основания за счет распространения пластических деформаций на большую глубину. В этом случае необходимо увеличить подошвы фундамента;

4) для внецентренно загруженных фундаментов допускается увеличивать расчетное сопротивление на 20%;