Как найти нагрузку от веса грунта

проектирование

При проектировании фундаментов для любых типов зданий учитываются все влияющие на правильную их работу условия. Принимают во внимание инженерно-геологические особенности участка строительства, конструкцию здания, влияние окружающей среды. Основная задача – обеспечить прочность и пригодность готового фундамента к длительной эксплуатации. Неправильный расчет становится причиной осадок, разрушения и появления трещин на фундаменте и самом здании. Рассмотрим подробнее как рассчитать нагрузку на фундамент, и что учитывают при расчете.

Принципы расчета фундаментов и типы нагрузок

Расчет фундамента включает в себя выбор типа и геометрических характеристик в зависимости от всех влияющих на работу конструкции факторов. Также определяют несущую способность грунта в привязке к весу дома. В первую очередь важно провести расчет нагрузки на фундамент. Она зависит от веса дома и некоторых других воздействий.

В общем, все воздействия на фундамент классифицируются по времени действия на:

  • постоянные;
  • временные.

Временные также разделяют на кратковременные, длительные и особые.

К постоянным относят собственный вес строительных конструкций, давление грунтовых масс на фундамент. Эти воздействия начинаются непосредственно с начала строительства и продолжаются весь срок эксплуатации строения.

Временные нагрузки воздействуют в некоторые периоды при возведении или эксплуатации здания. К ним относят:

  • длительные – вес оборудования, мебели, материалов;
  • кратковременные – транспортные нагрузки, снег, ветер.

При расчете все воздействия суммируются и распределяются на общую длину фундамента или количество свай.

Постоянные нагрузки

Постоянные нагрузки от конструкций рассчитывают с использованием таблиц, каталогов и паспортных данных в которых указывается масса или плотность конкретного элемента. В таблице рассмотрим плотности часто используемых строительных материалов.

Название материала Плотность, кг/м3
Кладка из кирпича: полнотелого 1800
Силикатного 1900
Пустотелого 1300–1400
Бетоны: тяжелый 2200–2500
Ячеистый 400–1200
Асфальтобетон 2000–2200
Железобетон: на тяжелом бетоне 2500
Керамзитобетон 1600–1800
Шлакобетон 900–1200
Теплоизоляторы: Керамзит 500–900
Вата минеральная 200
Пенопласт 15–100
Плиты из минеральной ваты 300–500

Некоторые материалы рассчитывают исходя из их площади, а не плотности.

Название материала Масса 1 м2
Плиты перекрытия ж/б: Ребристые длиной 6 м 170
Ребристые длиной 12 м 220
Пустотные 250
Кровельные и изоляционные материалы: Черепица 50
Рубероид 1,7
Асбестоцементные листы усиленного профиля 22
Покрытия пола: Ковры 6,0
Паркет штучный 10
ДСП 16 мм 4,8
Линолеум 3 мм 4

К примеру, 1 м2 кирпичной стены из полнотелого кирпича толщиной 380 мм обшитой пенопластом ПСБ-25 толщиной 10 см будет обладать таким весом: 0,38×1800 + 0,1×25 = 304+2,5=303,5 кг. Зная это значение высчитывают вес всех стен и перегородок в здании. Также собирают нагрузку от собственного веса перекрытий и крыши.

К постоянным нагрузкам также относят и собственный вес самого фундамента. Его рассчитывают исходя из материала строительства и геометрических размеров. Ширина фундамента выбирается исходя из толщины стен, но не менее 300 мм. Высота (глубина заложения) в большинстве случаев зависит от глубины промерзания. Для Московской области, к примеру, она составляет около 1,8 м. То есть, с учетом просвета над грунтом, это около 2 м. Если проектируется ленточный фундамент шириной 400 мм и высотой 2 м из бетонных блоков, то вес 1 м будет составлять 0,4× 2×2500=2000 кг. Если общая длина фундамента 50 м, то он создает общую нагрузку на грунт в 100 000 кг.

Обязательно используют коэффициенты надежности, которые составляют:

  • для металлоконструкций – 1,05;
  • бетонных материалов плотностью выше 1600 кг/м3, деревянных, армокаменных, каменных и железобетонных конструкций – 1,1;
  • бетонных плотностью меньше или равной 1600 кг/м3, выравнивающих слоев, засыпок, стяжек, отделочных слоев, выполненных на заводе – 1,2;
  • то же самое, но выполненных на строительной площадке – 1,3.

С учетом этого коэффициента фундамент, запроектированный выше, будет обладать общим весом в 100 000 × 1,1 = 110 000 кг.

Временные нагрузки

О снеге, который также относится к временным нагрузкам поговорим ниже отдельно. Другие временные воздействия на фундамент необходимо учитывать при проектировании. Их значения берутся из нормативных документов. Нет необходимости высчитывать вес каждого предмета мебели и распределять его по площади. Для жилых зданий в среднем можно принимать 150 кг/м2 равномерно распределенной нагрузки. Для чердаков принимают 70 кг/м2. Также учитывают коэффициенты надежности равный 1,3. То есть для дома в 150 м2 с чердаком в 20 м2 общее значение составляет 26000·1,3 = 33800 кг

Снеговые нагрузки

из-за снега нагрузки на фундамент растут

Снежный покров, который собирается на кровле в холодный период года, необходимо учитывать при расчете нагрузки на грунт. Количество снега в регионах отличается. Для проектирования используют нормативные значения веса снегового покрова, взятые из строительных правил. В СНиП территория разделена на снеговые районы и указана нормативная нагрузка в них:

  • I – 80 кг/м2;
  • II – 120 кг/м2;
  • III – 180 кг/м2;
  • IV – 240 кг/м2;
  • V – 320 кг/м2;
  • VI – 400 кг/м2;
  • VII – 480 кг/м2;
  • VIII – 560 кг/м2.

Расположение районов лучше смотреть на карте в нормативных документах. В общем, для европейской части южные регионы относят к I–II району (громе горной части, которая принадлежит VIII району), центральные области (в том числе Москва и Санкт-Петербург) к III, Тверь, Нижний Новгород, Казань к IV, север к V снеговому району.

Кроме этого учитывают и конструкцию крыши, ее уклон. Для этого применяют коэффициент перехода μ (мю). Он составляет:

  • при уклоне до 30° μ=1;
  • 30–60° μ=0,7:
  • круче 60° – μ=0.

Имея все значения – площадь крыши, нормативные значения веса снежного покрова, уклон – высчитывают максимальную нагрузку на фундамент от снега: S=Sнорм · μ. При площади крыши 30 м2 с уклоном 30° в Москве общее значение будет: S=180×1×30 = 5400 кг.

Распределение веса на грунт

фундамент должен равномерно распределить нагрузку на грунт

После сбора всех нагрузок от здания их необходимо суммировать для определения общего веса строения. Это лучше делать в табличном виде, отдельно записав вес покрытия, перекрытий, временных нагрузок, нагрузку от снега и стен. При проектировании дома важно добиться более равномерного распределения нагрузку на фундамент, иначе возможны просадки грунта.

Каждый грунт способен принять определенное воздействие. Оно зависит от его механических характеристик и состава. В среднем, приблизительный расчет ведут исходя из значения 2 кг/см2. Например рассмотрим такую ситуацию: общий вес дома с фундаментом – 150 000 кг. Фундамент ленточный длиной 40 м и шириной 40 см. Площадь опоры — 40×4000= 160000 см2. То есть нагрузка на грунт составит 150 000/160 000 = 0,94 кг/см2. Фундамент полностью удовлетворяет требованиям. Даже, при необходимости, возможно уменьшить его ширину до 30 см.

Распределение нагрузки на столбчатый фундамент проводится таким же образом. Этот же дом, весом 150 000 кг на 16 столбах сечением 40×40 см создаст нагрузку в 150 000/25600=5,9 кг/см2, что недопустимо. Требуется изменение типа фундамента, увеличение количества столбов или замена материалов на более легкие.

Конечно, есть и слабые грунты, несущая способность которых меньше средней. Это нужно учитывать и не пренебрегать инженерно-геологическими изысканиями на строительном участке.

Нагрузка на свайный фундамент рассчитывается исходя из количества свай. Каждый стержень в определенных условиях способен воспринять определенную нагрузку и передать ее грунту. Ее значения определяются типом свай и видом грунта. Висячие сваи передают нагрузку боковыми поверхностями с использованием силы трения. Стоячие – опираются на скальные породы, и способны воспринимать большие нагрузки. При покупке готовых свай у производителя обязательно узнают их несущую способность.

Определение допустимой несущей способности грунта проводят и лабораторными испытаниями во время инженерно-геологических изысканий.

  • Проектирование и дизайн
  • Фундамент

1) Определяют
расчетные физические характеристики
грунтов:

— удельный вес
сухого грунта

,
кН/м3

— коэффициент
пористости

— пористость

— удельный вес
грунтов в водонасыщенном состоянии


,
кН/м3

где: Sr
— коэффициент
водонасыщения, принимается равным для
суглинков — 0,8; для супесей — 0,85;

γω
= 10
кН/м3
— удельный вес воды.

2) Определяют
напряжения от собственного веса грунтов
на отметках подошвы каждого слоя по
формуле:


,
кПа (2.1)

где: hi
— мощность
i-го слоя просадочного грунта.

3) Вычерчивают
расчетную схему (рис.2.1), на которой
показывается геологический разрез
лессовой толщи до непросадочного слоя
в масштабе 1:100. На схеме строят эпюру
напряжений от собственного веса грунта

и эпюры начального просадочного давления
Рsl,i
(масштаб
напряжений 1 см = 50 кПа (100
кПа)). В пределах каждого просадочного
слоя начальное просадочное давление
принимается постоянным, потому эпюры
имеют вид прямых, параллельных оси z
(рис. 2.1).

4) Просадка грунта
происходит в пределах участка слоя
hsl,i,
где

Рsl,i
< σzg

5) Определяют
среднее напряжение σsl,i
в каждом
слое толщиной
hsl,i.

6) Строят графики
зависимости относительной просадочности
от напряжения εsl
= f(σzg),
по которым определяют значения
ε
sl,i,
соответ-ствующие
σsl,i.
( рис.
2.2).

7) Просадку основания
от собственного веса определяют как
сумму просадок всех слоев толщиной
hsl,i
по формуле:
Ssl,g
=
εsl,i·
hsl,i,
(2.2)

Рис.
2.1.Схема расределения нагрузки от
собсвенного веса грунта

и начального
просадочного давления по глубине.

Рис. 2.2. Графики
зависимости коэффициента относительной
просадочности от вертикальных напряжений.

3. Расчет основания столбчатого фундамента на просадочных грунтах по деформациям

Расчет оснований
на просадочных грунтах по деформациям
производят исходя из условия:

S
+ S
sl
S
u
(3.1)

где: S
— осадка фундамента, определяется
расчетом как для обычных непросадочных
грунтов с деформационными характеристиками,
соответствующими природной или
установившейся влажности;

Ssl
— деформация
основания, вызванная просадкой грунта;

Su
предельно
допустимая величина совместной деформации
основания и сооружения (принимаем Su
= 10 см согласно
[4]).

Последовательность
расчета
:

3.1. Расчет осадки методом послойного суммирования.

1) Определяют
среднее давление под подошвой фундамента:


,
кПа (3.2)

где:
N
— вертикальная
нагрузка, кН;

А =b·l
– площадь подошвы фундамента, м2;

d
— глубина
заложения фундамента, м;

γ
= 20 кН/м3
– осреднённый
удельный вес бетона фундамента и грунта
на его обрезах.

2) Определяют
напряжения от собственного веса грунта
σzg
на отметках подошвы слоёв:


,
кПа (3.3)

и подошвы фундамента
σzg0:


,
кПа (3.4)

где: γi

удельный вес грунта природной влажности;

hi
— мощность
і — го слоя грунта, м

3) Вычерчивают
расчетную схему (М1:100, рис. 3.1), на которой
показывают геологический разрез,
необходимые параметры для расчета и
поперечное сечение фундамента глубиной
заложения d.

На схеме строят
эпюру σzg
.

4) Определяют
дополнительное напряжение от внешней
нагрузки на отметке подошвы фундамента:


,
кПа (3.5)

5) Просадочную
толщу ниже подошвы разбивают на
элементарные слои толщиной:


,
м

6) Определяют
дополнительные напряжения на границах
элементарных слоёв по формуле:


,
кПа (3.6)

где: α
— коэффициент
рассеивания напряжений по глубине,
зависящий от

=
2z/b
и η=l/b
( табл. 5.3 Приложения), здесь b
и l
— ширина и длина подошвы фундамента.

На расчетной схеме
строят эпюру σ
(рис.
3.1).

7) Определяют
напряжения от собственного веса грунта,
вынутого из котлована, на отметках
подошвы каждого элементарного слоя:


,
кПа
(3.7)

— коэффициент,
принимаемый по табл.5.3 Приложения и
зависящий от

(

— ширина котлована);

Примечание:
Так как в работе расчет выполняется для
единичного столбчатого монолитного
фундамента, принимают размеры котлована
приблизительно равными размерам подошвы
фундамента, соответственно, значение

будет равно значению

для
фундамента.

На расчетной схеме
(рис. 3.1) строят эпюру

.

8) Уплотнение грунта
происходит в пределах сжимаемой толщи,
нижняя граница которой находится на
глубине Нс,
где

σ

0,2·σ
zg
(при Е
≥ 5 МПа) или

σ
≤ 0,1·σzg
(при Е
< 5 МПа)

Нижнюю границу
сжимаемой толщи определяют графически.
Для этого значения эпюры σ
умножают в
5(10) раз и полученные значения откладывают
влево от оси z.
Точка
пересечения эпюр
σ
zg
и
5·σ
(10·σ)
соответствует нижней границе сжимаемой
толщи В.С. (рис. 3.1).

9) Осадку фундамента
определяют как сумму осадок элементарных
слоев до глубины В.С. по формуле:

(3.8)

где:
β
— коэффициент,
равный 0,8;

σzp,i
— среднее
значение дополнительного давления в
пределах «i-го» слоя
грунта;

σ,i
— среднее
значение вертикального напряжения от
собственного веса грунта, вынутого из
котлована, в «i-м» слое грунта;

hi
— толщина
элементарного слоя;

Еi
модуль
деформации грунта, в пределах которого
находится «i-й» слой.

10) Результаты
расчета напряжений σzp,
σ

и осадок
элементарных слоев Si
заносят в таблицу 3.1.

Таблица 3.1.

Z,

м


,

кПа


,

кПа


,

кПа


,

кПа



кПа


,

cм


,

кПа


,

cм



Рис. 3.1. Расчетная
схема к расчету осадки и просадки
фундамента.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #
  • #

kz – коэффициент, принимаемый равным 1 при
b< 10 м;

  γII – осредненное расчетное значение
удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии
подземных вод определяются с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3
(γII =
18,61 кН/м3);

γII – то же, залегающих выше подошвы, кН/м3
(γII=
19,27 кН/м3);

b – ширина подошвы фундамента, м;

CII– расчетное значение удельного
сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа

d – глубина заложения фундамента, м;

db– глубина подвала, м.

Краевые напряжения под
подошвой фундамента вычисляются по формулам:

, где N01 – сумма вертикальных нагрузок в
уровне обреза здания, кН;

b– ширина подошвы фундамента, м;

γm – усредненное значение удельных
весов материалов фундамента и грунта обратной засыпки котлована, кН/м3;

d – глубина заложения фундамента, м.

Для центренно нагруженных
фундаментов установлены следующие условия:

;

Вес 1 м стены фундамента GФ = 41,69 кН.

Вес грунта на обрезе
фундамента:

, где Gгр – вес грунта на обрезе фундамента, кН;

Vгр – объем грунта, м3;

  γII – осредненное расчетное значение
удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы, кН/м3.

 кН.

Определим ширину подошвы фундамента bпо методу последовательных приближений.

Первое приближение:        м;

 кПа.

Второе приближение:        м;

 кПа;

 кПа.

Третье приближение:         м;

 кПа;

 кПа.

Четвертое приближение:   м;

 кПа;

 кПа.

Определим
ширину подошвы фундамента графическим методом

Рисунок
3.1 – График зависимости Rи P  от b

Принимаем в качестве подушки
железобетонную плиту Ф 24  шириной  b = 2,4 м.

Для плиты шириной  b = 2,4 м вычисляем расчетное сопротивление грунта.

 кН;

Зная размеры фундамента
вычисляем его объем, а также вес грунта на его обрезах и проверяем давление по
подошве

, где р– давление под подошвой
фундамента, кПа;

N– вертикальная сила, кН;

Аф – площадь подошвы фундамента, м2.

 кПа.

Проверяем выполнение
условия:

.

Условие выполняются, недонапряжение составило 
 %.

Окончательно принимаем в качестве подушки
фундамента сборную плиту марки Ф 24.

Расчет конструкции по первой и второй
группам предельных состояний

Рассчитаем конструкцию фундамента по первой и
второй группам предельных состояний. В качестве материала фундамента берем
бетон класса В 25. Под подошвой фундамента предусмотрена песчано-гравийная
подготовка, поэтому высоту защитного слоя бетона примем равной а = 3,5 см.

Вычислим рабочую высоту
сечения по формуле

, где h0 – рабочая высота сечения, см;

h – высота фундаментной плиты, см;

а – толщина защитного слоя бетона для
рабочей арматуры, см.

 см.

Определим расчетные
нагрузки от веса фундамента и грунта на его обрезах:

Вес 1 м стены фундамента  = 53,5 кН.

Вес грунта на обрезе
фундамента:

, где  –
расчетный вес грунта на обрезе фундамента, кН;

Gгр – вес грунта на обрезе фундамента, кН;

 кН.

Найдем максимальное
давление под подошвой фундамента от действия расчетных нагрузок по формулам:

, где р– давление под подошвой
фундамента, кПа;

N– расчетная вертикальная сила, кН;

Аф – площадь подошвы фундамента, м2.

 кПа.

Напряжение в грунте под
подошвой фундамента у грани стены определим по формуле:

, где pi – напряжения в любом расчетном
сечении подошвы фундамента, кПа;

N– вертикальная сила, кН;

 А – площадь подошвы фундамента, м2;

li – расстояние от оси фундамента до
рассматриваемого сечения, м;

b – ширина фундамента, м.

 кПа.

Поперечная сила у
грани стены определим по формуле

, где Qi – поперечная сила в сечении
внецентренно нагруженного фундамента, кН;

Ни одно здание нельзя ставить на грунт без фундамента – основания, равномерно передающего вес сооружения на грунт, обеспечивающего устойчивость и целостность конструкций. Для определения его параметров необходим сбор нагрузок на фундамент и сравнение полученного значения с несущей способностью грунта. От правильности расчетов будет зависеть срок службы дома, его комфортность и безопасность проживания в нем.

Разрушение и проседание фундамента грозит потерей дома

Какие нагрузки нужно учитывать

Все нагрузки, воздействующие на фундамент, делятся на постоянные и временные.

Постоянные

К постоянным относятся нагрузки, создаваемые весом всех конструктивных частей дома – стен, перекрытий, кровли, несущих колонн и т.д. А на грунт давит ещё и вес самого фундамента.

В несложных случаях поможет выполнить расчет веса дома калькулятор, который можно найти на многих строительных сайтах. Но лучше, чтобы этой работой занимался специалист-проектировщик.

В калькулятор вводятся размеры всех конструкций и материалы, из которых они будут делаться

Постоянная нагрузка на фундамент складывается из веса следующих конструкций:

  • крыши – веса стропил, обрешетки, подкровельного пирога и покрытия (профнастил, шифер, черепица и т.п.);
  • несущих и самонесущих стен, постоянных перегородок, опорных колонн;
  • дверных и оконных блоков;
  • лестничных конструкций;
  • межэтажных перекрытий – балок, плит, тепло- и звукоизоляции, бетонной стяжки, покрытия пола;
  • перекрытия холодного чердака с учетом утеплителя;
  • перекрытия подвала, если оно имеет опору на стены;

На заметку!

Также в расчет нагрузок на фундамент включается его собственный вес.

Временные

Временные нагрузки подразделяются на длительные, кратковременные и особые.

  • К длительным нагрузкам относят вес временных перегородок, тяжелого оборудования, мебели.
  • К кратковременным – вес людей и животных, постоянно обитающих в доме, а также снеговая и ветровая нагрузка.
  • К особым – сейсмические, взрывные и прочие редко возникающие нагрузки.

Схема нагрузок на основание дома

Как рассчитывать нагрузки

Расчет постоянных нагрузок

Чтобы сделать расчет фундамента по нагрузке, нужно в первую очередь вычислить вес здания. Для этого требуется знать объемы используемых для строительства материалов и их удельный вес. Эти данные можно найти в СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника» и различных строительных справочниках. Ими пользуются проектировщики, собирая нагрузки по всем составляющим элементам конструкции. Например, чтобы вычислить вес деревянного перекрытия, нужно сложить вес балок, верхнего и нижнего настила, утеплителя, напольного покрытия, отделки потолка.

Для упрощения расчетов можно пользоваться усредненными значениями для различных конструкций в целом.

Таблица для определения удельного веса строительных конструкций

В расчет веса дома полученные значения вводятся не в «чистом» виде, а после умножения на коэффициент надежности по нагрузке. Его берут из СП (свод правил) 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия».

Таблица для определения нужного коэффициента

Расчет временных нагрузок

Далее переходят к расчету временных нагрузок, основную часть которых составляют нагрузки на перекрытия от мебели, техники, предметов быта и интерьера, людей, животных. Определить их с достаточной точностью невозможно, поэтому применяют нормативные значения из того же Свода правил. Их можно найти в таблице 8.3, где сказано, что нормативная равномерно распределенная нагрузка на межэтажные перекрытия принимается равной 150 кг/м². Её нужно умножить на площадь перекрытия, чтобы получить полную нагрузку на него.

Чтобы рассчитать вес дома с достаточным запасом надежности, необходимо учесть и временные нагрузки на чердачные перекрытия, так как на них могут храниться различные материалы и находиться люди, занимающиеся ремонтом они равны 70 кг/м².

Далее идут климатические нагрузки – снеговые и ветровые. Снеговые зависят от региона строительства, так как толщина снегового покрова в разных областях сильно отличается. В приложениях к СП 20.13330.2011 есть карта районирования территорий РФ по весу снегового покрова. Всего таких районов 8, и если для первой категории вес снега на 1 кв.м. составляет всего 80 кг, то для восьмой уже 560 кг.

При определении этой нагрузки большое значение имеет и конструктив крыши, её площадь и уклон.

Как в ручной расчет, так и в калькулятор веса дома часто не вводится ветровая нагрузка: для тяжелых капитальных зданий она несущественна и даже может иметь отрицательное значение. Но для легких сооружений с большой парусностью (заборы, беседки) ветровая нагрузка очень важна, так как создает горизонтальное и выдергивающее воздействие.

Пример расчета

Попробуем рассчитать нагрузку на фундамент для одноэтажного бревенчатого дома размером 8х10 м с двухскатной кровлей из профнастила и мансардой. Для упрощения вычислений вес дверей и оконных блоков включим в вес стен.

Для такого дома расчет можно сделать самостоятельно

Вес стен

Для расчета вычисляем периметр всех несущих бревенчатых стен.

  • Периметр дома (8 + 10) х 2 = 36 м.
  • Длина двух перегородок 16 м.
  • Всего 52 м.

При высоте стен 3 м их площадь будет равна 52 х 3 = 156 м².

Фронтоны тоже бревенчатые, их тоже включаем в стены. Площадь двух фронтонов равна:

2 × (8 × 3) : 2 = 24 м².

Общая площадь стен и фронтонов составляет 180 м², а их объем при толщине бревна 0,25 м равен 45 м³.

Находим в таблице удельный вес одного кубометра бревенчатых стен и получаем их вес:

45 × 600 = 27000 кг = 27 т.

Вес крыши

Нагрузка на грунт, передаваемая фундаментом, включает в себя и вес кровельной конструкции. Удельный вес кровли из профнастила с деревянной стропильной системой равен 30 кг/м². Находим площадь каждого ската крыши:

5 × 10 = 50 м².

Длину ската находим по известной формуле

Итого по двум скатам 100 м².

Постоянная нагрузка от крыши:

100 × 30 = 3000 кг = 3 т.

Вес перекрытия

Учитываем вес перекрытий над 1 этажом и между первым этажом и летней не отапливаемой мансардой. Удельный вес дощатого перекрытия с плотным утеплителем равен 300 кг/м². Общий вес:

8 × 10 × 300 × 2 = 4800 кг = 4,9 т.

Теперь полученные значения можно суммировать и применять к результату коэффициент надежности, который для деревянных конструкций равен 1,1:

(27 + 3+ 4,8) × 1,1 = 38,3 т.

Обратите внимание!

Временные нагрузки

Мы имеем два перекрытия общей площадью 160 м². И нормативную временную нагрузку для жилых зданий 150 кг/м². Перемножаем эти значения и получаем нагрузку от людей, мебели и перегородок 24 т.

Снеговую нагрузку определяют, умножая площадь кровли на нормативный вес снегового покрова и коэффициент уклона.

  • Площадь кровли известна – 100 м².
  • Снеговую нагрузку примем 320 кг/м².

Согласно карте, такая нагрузка соответствует районам 5 категории

  • Для крыш с уклоном 30-45 градусов действует коэффициент 0,7.

100 × 320 × 0,7 = 22400 кг = 22,4 т.

Сбор нагрузок

Расчет нагрузки фундамента завершается суммированием всех полученных значений:

38,3 + 24 + 22,4 = 84,7 т.

Такой вес будет воздействовать на основание дома из нашего примера. Однако нужно учитывать, что на те стороны, на которые опирается кровля и балки перекрытий, нагрузка будет больше, чем на остальные.

Коротко о главном

Определение нагрузки на фундамент необходимо для его проектирования. Она складывается из веса здания и таких непостоянных величин, как вес людей и домашней мебели, перегородок и лежащего на крыше снега. Приведенный в статье пример расчета сильно упрощен, такой способ можно применять только для небольших и сравнительно легких домов и второстепенных построек. Во всех остальных случаях нужен проект с более точными расчетами, учитывающими все нюансы строительства и расположения дома.

Расчет нагрузки на фундамент

Содержание

  • 1 Определение глубины заложения фундамента
  • 2 Расчет нагрузки кровли
  • 3 Расчет снеговой нагрузки
  • 4 Расчет нагрузки перекрытий
  • 5 Расчет нагрузки стен
  • 6 Предварительный расчет нагрузки фундамента на грунт
  • 7 Расчет общей нагрузки на 1 м2 грунта

Расчет нагрузки на фундамент необходим для правильного выбора его геометрических размеров и площади подошвы фундамента. В конечном итоге, от правильного расчета фундамента зависит прочность и долговечность всего здания. Расчет сводится к определению нагрузки на квадратный метр грунта и сравнению его с допустимыми значениями.

Для расчета необходимо знать:

  • Регион, в котором строится здание;
  • Тип почвы и глубину залегания грунтовых вод;
  • Материал, из которого будут выполнены конструктивные элементы здания;
  • Планировку здания, этажность, тип кровли.

Исходя из требуемых данных, расчет фундамента или его окончательная проверка производится после проектирования строения.

Попробуем рассчитать нагрузку на фундамент для одноэтажного дома, выполненного из полнотелого кирпича сплошной кладки, с толщиной стен 40 см. Габариты дома – 10х8 метров. Перекрытие подвального помещения – железобетонные плиты, перекрытие 1 этажа – деревянное по стальным балкам. Крыша двускатная, покрытая металлочерепицей, с уклоном 25 градусов. Регион – Подмосковье, тип грунта – влажные суглинки с коэффициентом пористости 0,5. Фундамент выполняется из мелкозернистого бетона, толщина стенки фундамента для расчета равна толщине стены.

Определение глубины заложения фундамента

Глубина заложения зависит от глубины промерзания и типа грунта. В таблице приведены справочные величины глубины промерзания грунта в различных регионах.

Таблица 1 – Справочные данные о глубине промерзания грунта

Справочная таблица для определения глубины заложения фундамента

Справочная таблица для определения глубины заложения фундамента по регионам

Глубина заложения фундамента в общем случае должна быть больше глубины промерзания, но есть исключения, обусловленные типом грунта, они указаны в таблице 2.

Таблица 2 – Зависимость глубины заложения фундамента от типа грунта

Зависимость глубины заложения фундамента от типа грунта

Зависимость глубины заложения фундамента от типа грунта

Глубина заложения фундамента необходима для последующего расчета нагрузки на почву и определения его размеров.

Определяем глубину промерзания грунта по таблице 1. Для Москвы она составляет 140 см. По таблице 2 находим тип почвы – суглинки. Глубина заложения должна быть не менее расчетной глубины промерзания. Исходя из этого глубина заложения фундамента для дома выбирается 1,4 метра.

Расчет нагрузки кровли

Нагрузка кровли распределяется между теми сторонами фундамента, на которые через стены опирается стропильная система. Для обычной двускатной крыши это обычно две противоположные стороны фундамента, для четырехскатной – все четыре стороны. Распределенная нагрузка кровли определяется по площади проекции крыши, отнесенной к площади нагруженных сторон фундамента, и умноженной на удельный вес материала.

Таблица 3 – Удельный вес разных видов кровли

Справочная таблица - Удельный вес разных видов кровли

Справочная таблица – Удельный вес разных видов кровли

  1. Определяем площадь проекции кровли. Габариты дома – 10х8 метров, площадь проекции двускатной крыши равна площади дома: 10·8=80 м2.
  2. Длина фундамента равна сумме двух длинных его сторон, так как двускатная крыша опирается на две длинные противоположные стороны. Поэтому длину нагруженного фундамента определяем как 10·2=20 м.
  3. Площадь нагруженного кровлей фундамента толщиной 0,4 м: 20·0,4=8 м2.
  4. Тип покрытия – металлочерепица, угол уклона – 25 градусов, значит расчетная нагрузка по таблице 3 равна 30 кг/м2.
  5. Нагрузка кровли на фундамент равна 80/8·30 = 300 кг/м2.

Расчет снеговой нагрузки

Снеговая нагрузка передается на фундамент через кровлю и стены, поэтому нагружены оказываются те же стороны фундамента, что и при расчете крыши. Вычисляется площадь снежного покрова, равная площади крыши. Полученное значение делят на площадь нагруженных сторон фундамента и умножают на удельную снеговую нагрузку, определенную по карте.

Таблица - расчет снеговой нагрузки на фундамент

Таблица – расчет снеговой нагрузки на фундамент

  1. Длина ската для крыши с уклоном в 25 градусов равна (8/2)/cos25° = 4,4 м.
  2. Площадь крыши равна длине конька умноженной на длину ската (4,4·10)·2=88 м2.
  3. Снеговая нагрузка для Подмосковья по карте равна 126 кг/м2. Умножаем ее на площадь крыши и делим на площадь нагруженной части фундамента 88·126/8=1386 кг/м2.

Расчет нагрузки перекрытий

Перекрытия, как и крыша, опираются обычно на две противоположные стороны фундамента, поэтому расчет ведется с учетом площади этих сторон. Площадь перекрытий равна площади здания. Для расчета нагрузки перекрытий нужно учитывать количество этажей и перекрытие подвала, то есть пол первого этажа.

Площадь каждого перекрытия умножают на удельный вес материала из таблицы 4 и делят на площадь нагруженной части фундамента.

Таблица 4 – Удельный вес перекрытий

Таблица расчет веса перекрытий и их нагрузка на фундамент

Таблица расчет веса перекрытий и их нагрузка на фундамент

  1. Площадь перекрытий равна площади дома – 80 м2. В доме два перекрытия: одно из железобетона и одно – деревянное по стальным балкам.
  2. Умножаем площадь железобетонного перекрытия на удельный вес из таблицы 4: 80·500=40000 кг.
  3. Умножаем площадь деревянного перекрытия на удельный вес из таблицы 4: 80·200=16000 кг.
  4. Суммируем их и находим нагрузку на 1 м2 нагружаемой части фундамента: (40000+16000)/8=7000 кг/м2.

Расчет нагрузки стен

Нагрузка стен определяется как объем стен, умноженный на удельный вес из таблицы 5, полученный результат делят на длину всех сторон фундамента, умноженную на его толщину.

Таблица 5 – Удельный вес материалов стен

Таблица - Удельный вес стен

Таблица – Удельный вес стен

  1. Площадь стен равна высоте здания, умноженной на периметр дома: 3·(10·2+8·2)=108 м2.
  2. Объем стен – это площадь, умноженная на толщину, он равен 108·0,4=43,2 м3.
  3. Находим вес стен, умножив объем на удельный вес материала из таблицы 5:   43,2·1800=77760 кг.
  4. Площадь всех сторон фундамента равна периметру, умноженному на толщину: (10·2+8·2)·0,4=14,4 м2.
  5. Удельная нагрузка стен на фундамент равна 77760/14,4=5400 кг.

Предварительный расчет нагрузки фундамента на грунт

Нагрузку фундамента на грунт расчитывают как произведение объема фундамента на удельную плотность материала, из которого он выполнен, разделенное на 1 м2 площади его основания. Объем можно найти как произведение глубины заложения на толщину фундамента. Толщину фундамента принимают при предварительном расчете равной толщине стен.

Таблица 6 – Удельная плотность материалов фундамента

Таблица - удельная плотность материало для грунта

Таблица – удельная плотность материало для грунта

  1. Площадь фундамента – 14,4 м2, глубина заложения – 1,4 м. Объем фундамента равен 14,4·1,4=20,2 м3.
  2. Масса фундамента из мелкозернистого бетона равна: 20,2·1800=36360 кг.
  3. Нагрузка на грунт: 36360/14,4=2525 кг/м2.

Расчет общей нагрузки на 1 м2 грунта

Результаты предыдущих расчетов суммируются, при этом вычисляется максимальная нагрузка на фундамент, которая будет больше для тех его сторон, на которые опирается крыша.

Условное расчетное сопротивление грунта R0 определяют по таблицам  СНиП 2.02.01—83 «Основания зданий и сооружений».

  1. Суммируем вес крыши, снеговую нагрузку, вес перекрытий и стен, а также фундамента на грунт: 300+1386+7000+5400+2525=16 611 кг/м2=17 т/м2.
  2. Определяем условное расчетное сопротивление грунта по таблицам СНиП 2.02.01—83. Для влажных суглинков с коэффициентом пористости 0,5 R0 составляет 2,5 кг/см2, или 25 т/м2.

Из расчета видно, что нагрузка на грунт находится в пределах допустимой.

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Как найти стоимость экспорта продукции
  • Как исправить ошибку 0хс1900101
  • Как составить перечень рабочих мест для специальной оценке условий труда
  • Sql как найти не целое число
  • Седые волосы как это исправить