Примеры и некоторые указания по сбору нагрузок

Краткие характеристики и конструктивные особенности

Данный вид основания представляет собой единую конструкцию в виде ленты, расположенной под всеми несущими стенами постройки.

По глубине залегания ленточные фундаменты могут быть:

Глубиной заложения принято считать высоту опорной конструкции от уровня планировки до его «подошвы».

Конструктивно, основания ленточного типа могут быть:

• монолитными;
• сборными.

Конструкция монолитного фундамента представляет собой ленту из монолитного железобетона. Сборные фундаменты возводят из бетонных блоков, кирпича или бутового камня. В современном строительстве чаще всего возводят монолитные основания, которые позволяют равномерно распределить нагрузку на грунт, предотвращая их разрушение. Сборные фундаменты менее надежны, хотя и требуют меньших вложений при возведении.

Как расчитать общий вес будущего дома

Процесс это достаточно длительный и ответственный. Заметим сразу, что точный вес до килограмма определить невозможно, так как он будет колебаться на 1500-2000 кг даже в зависимости от влажности воздуха, не говоря уже об осадках, удельном весе некоторых материалов. Но примерную тяжесть всей  конструкции рассчитывают исходя из нескольких показателей, таких как:

• вес одного квадратного метра крыши в зависимости от ее типа, наличия утеплителя, разновидности кровельного покрытия;
• цоколь, наличие армирования, дополнительной отделки;
• потолок с отделочными материалами, утеплителями, другими компонентами;
• наличие лестничных конструкций, которые опираются непосредственно на фундамент;
• полы, напольные покрытия, перемычки, которые лежат на основании;
• почва, находящаяся выше уровня цоколя (это высчитывается только в некоторых случаях при конструировании сложных строений);
• расчет возможного порыва ветра, а также осадков, особенно зимой.

Все эти пункты являются очень важными, их нельзя опускать при создании проекта будущего фундамента, так как ошибка может стать причиной образования трещины или даже разрушения всей конструкции. Рассмотрим подробнее нагрузки, которые оказываются на основание дома.

1. Удельный вес одного квадратного метра стены. Для облегчения расчетов можно использовать стандартный вес для самых ходовых строений. Например, 1м2 каркасной стены толщиной в 15 сантиметров (наиболее ходовые размеры) будет весить от 45 до 55 килограмм, в зависимости от качества материала, его влажности, других показателей. Стена из соснового бруса будет намного тяжелее, здесь необходимо рассчитывать на 85-105 кг, то же в зависимости от погодных условий, материала. Если речь идет об обычном кирпичном доме, у которого стена 20 сантиметров, сделана из силикатного кирпича, то меньше чем на 280 кг рассчитывать не стоит, если брать максимально – 340 килограмм. Самым тяжелым материалом является железобетонная конструкция. 1 квадратный метр стены в 15 сантиметров будет весить 380-420 килограмм. Выполняя расчет нагрузки на фундамент, нужно брать максимальное значение, чтобы был всегда запас прочности.
2. Расчет массы перекрытия. Несмотря на то, что потолок кажется достаточно легким, состоит в основном из дерева (или тонкого слоя бетона), утеплителя, его вес иногда бывает намного больше стен. К примеру, 1 квадратный метр чердачного перекрытия с деревянными балками и утеплительным материалом плотностью около 220 кг/м2 будет весить около 120 кг, а вот точно такое же перекрытие, только цокольное будет иметь массу не более 170 кг. Наиболее увесистым будет железобетон – 500 кг. То есть, при расчете нагрузки на основание сооружения обязательно учитывать эту особенность.
3. Кровля. Она также может оказывать неслабое давление, даже самая легкая листовая сталь дает нагрузку в 35 кг/1 квадратный метр. Наиболее увесистой является гончарная черепица (85 кг).

Это самые важные показатели, которые берутся при расчете общей массы, которая будет давить на цоколь помещения. Но они далеко не последние. Кроме них есть еще субъективные факторы нагрузки, которые нужно брать для расчета предельно допустимого давления. Рассмотрим их подробнее.

1. Снежная масса. Здесь берется коэффициент в зависимости от географического положения данного строения. Для умеренной климатической зоны в России принято добавлять 120 кг/м2 кровли, а вот в северных регионах не менее как 190 кг/м2. Конечно же, лучше брать с запасом.
2. Ветер. Он давит не сильно, но тонны 4-5 на дом общей площадью в 60 квадратов добавить нужно, причем это далеко не предел. На 1 метр  может добавляться до 45 килограмм, при угле ската в 45 градусов и ветре 25 м/с. Если угол больше, ветер сильнее, нагрузка на фундамент может вырастать до 65 кг.
3. Относительная влажность. Это незначительный фактор, но учитывать его надо. При нахождении кирпичного сооружения в среде с влажностью 65 и 90% разница может составлять около 2 тонн на стандартном строении в 65 квадратов.

Сбор нагрузок на фундаменты, пример которых мы рассмотрели, является полным, но к нему нужно добавить 20% на возможные погрешности или особенности климатической зоны. Тогда можно считать процесс подсчета наземной части завершенным.

РАСЧЕТ СТРОПИЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

1) Общие положения Расчет деревянных элементов стропильной системы проведен в соответствии с СП «Деревянные конструкции» [3]. Проверено выполнение следующих требований СП [3]:

(расчет по первой группе предельных состояний: [3])

где сигма max– максимальное нормальное напряжение в опасном сечении балки; Rс – расчетное сопротивление древесины при сжатии.

• f <= [f] (расчет по второй группе предельных состояний) где f max – максимальный прогиб стропильной ноги;

[f] – предельный прогиб стропильной ноги.

В расчетах принята древесина второго сорта со следующими прочностными и деформационными характеристиками: Rс=14 МПа; Е=1·104 МПа.

Нормативное и расчетное значения нагрузки на 1 м2 балок (gн, gр) приняты по результатам сбора нагрузок (см. соответствующий пункт). Геометрические характеристики балок (расчетный пролет lр, средняя грузовая полоса балки aср.) приняты на основе обмеров.

Геометрические характеристики сечения балок (Iy, Wy) вычислены по общим правилам Сопротивления материалов для данного профиля сечения:

– для прямоугольного сечения (черепные бруски в запас не учитывались).

Наибольшие внутренние усилия (изгибающий момент Mmax, поперечная сила Qmax) и прогиб балки fmax определены с помощью вычислительного комплекса SCAD. Предельный прогиб [f] вычислен в соответствии с Таблицей Е.1 СП [1] и Таблицей 19 СП {3} в зависимости от пролета балки (выбрано наименьшее значение).

Расчет нагрузки на фундамент

В строительстве достаточно часто применяется фундамент на забивных сваях, представляющих железобетонные столбы квадратного сечения с заостренным концом длиной от 3 до 25 метров, которые способны выдерживать большой вес, независимо от типа почвы. Сечение варьирует от 150 до 500 мм. Главным показателем прочности конструкции является несущая способность каждой сваи. От этого находим необходимое их количество, частоту установки.

Правильно вычисленная нагрузка на фундамент позволяет:

• рационально использовать участок;
• исключить проседание грунта, деформацию строения;
• использовать различные материалы для возведения объекта.

Проводя расчет нагрузки на фундамент необходимо учитывать способность грунта на площадке выдерживать воздействующий на него вес. Рассчитываются следующие критерии:

• общая нагрузка;
• несущая способность сваи.

На конструкцию действует вес всех элементов здания от основания до кровли, а также грунт, находящийся над подошвой. Это является постоянной нагрузкой. Также действует временная в виде природных явлений и осадков и имеющихся в здании мебели, оборудования, находящихся людей.

Нагрузка на фундамент в зависимости от материалов

В расчете нагрузок используются усредненные данные удельного веса материалов. Умножая эти величины на объем, получаем необходимый результат.

Стены (в кг/м2)

• кирпичные (1.5 кирпича) 30-50
• рубленые, из бруса 70-100
• ж/б панель 15 см 300-350
• панели каркасные 15 см 30-50

Перекрытия ( в кг/м2)

• чердачные в зависимости от плотности утеплителя 70-200
• цокольные 100-300
• междуэтажные 500

Кровля (в кг/м2)

• шиферная 20-30
• кровельное железо 40-50
• черепичная 65-80
• рубероид на изоляционном слое 3-5

Чтобы определить массу здания, объем стен, перегородок, перекрытий, цокольного этажа, площадь крыши, умножается на удельный вес. Приплюсовываем дополнительные воздействия.

Формулы для расчета нагрузки на фундамент

Для определения воздействия осадков, других явлений используется СНИП. Это касается и определения полезной, куда входит вес мебели, оборудования, находящихся в здании людей. Для жилых домов берется средняя величина 150 кг/м2. Для промышленных, производственных объектов существуют соответствующие разделы СНИП.

При вычислении следует применять коэффициент запаса 1.2.

Используется следующая формула:

P=Pl Pf где P – суммарная нагрузка Pl – от строения Pf – фундамента.

Затем следует рассчитать нагрузку самого фундамента, что является произведением объема и удельной плотности Vф x Q. Vф = SxH (умножаем площадь фундаментной конструкции на его высоту).

Расчет свайной конструкции следует начинать с подсчета общей массы дома исходя из материалов, планируемых для строительства. Подсчитав ее, к ней следует добавить 30% запаса. Зная, что железобетонная свая длиной 4 метра способна выдержать нагрузку в 40 тонн, можно рассчитать, сколько их нужно для строительства дома, согласно имеющимся данным.

Несущую способность сваи находим по формуле 0.7 КФ х (Нс х По х Пс х 0.8 Кус х Нсг х Тсг), где:

Кф – однородность почвы Не , Нет – коэффициенты нижнего и бокового сопротивления грунта По – площадь опоры Пе – периметр сваи Куе – условия работы (к) Тсг – высота грунта

Обязательно учитывается плотность грунта по результатам геодезических исследований. Более простой способ заключается в выкапывании шурфа глубиной 50 сантиметров. Следует выбрать наиболее низкий участок площадки. Насколько слои плотные, определяется визуально.

При достаточно плотной породе применяются сваи длиной 2,5 метра. Если она не плотная, шурф углубляется, достигается плотный слой, по фактической глубине подбирается длина сваи. Согласно полученным результатам, выявляются их несущие характеристики. По расчетным данным можно определить необходимое их количество и параметры.

Правильный подбор основания гарантирует устойчивость строения, исключает деформацию конструкций, так как в противном случае возможно проедание здания и разрушение отдельных конструкций. Особенно это важно, если имеются перепады высот.

В этих случаях подобранная согласно плотности грунта свая подойдет для высоких участков, на заниженные потребуются более длинные, соответствующие разности высот. Данная величина определяется при помощи нивелира. Целесообразно для этой работы привлекать специализированные организации. Также учитываются глубина промерзания грунта и места пролегания грунтовых вод.

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

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.

Классификация стен

Как это часто бывает во всякого рода классификациях, любой предмет, фактор, явление и т.п. можно отнести к разным группам по разным показателям. То же не минует и стены, классификацию которых мы приводим.

По положению в здании стены называют:

• наружные;
• внутренние.

Функции наружных и внутренних стен в основном совпадают, но имеют и различия, о чём будет рассказано ниже.

По статической работе наружные и внутренние стены могут быть:

• несущие — воспринимают вертикальные нагрузки от своей массы, опирающихся на них перекрытий и/или покрытия и горизонтальные нагрузки (например, ветровые) и передают их на фундамент; на несущие стены опираются также другие элементы здания (например, балконы, лоджии или эркеры);
• самонесущие. Примером может служить межкаркасное заполнение стен в каркасных конструктивных системах, которое поэтажно опирается на перекрытие, передавая нагрузку на фундаменты через колонны каркаса;
• ненесущие (навесные) — не несут вертикальную нагрузку, даже собственную массу. Наружные ненесущие стены навешиваются на внутренние конструкции здания (колонны, поперечные стены), которые и передают нагрузку на фундамент.

К внутренним самонесущим стенам часто относят перегородки. Однако в практике строительства принято разделять перегородки и самонесущие стены по тому признаку, что самонесущие стены являются более массивной конструкцией, нежели перегородки. Например, стена, выложенная в один кирпич (толщиной 250 мм) классифицируется как самонесущая, а стена в четверть (65 мм) или даже в полкирпича (120 мм) возводится в качестве перегородки. Кроме того, есть материалы, которые могут применяться только в перегородках (например, гипсокартон). Разница кроется в передаче нагрузки: нагрузка от перегородки передаётся на перекрытие, как и от мебели, например; поэтому фундамент под перегородки не возводится. Под самонесущие стены требуется фундамент, параметры которого устанавливаются расчётом.

По функциональному назначению стена может являться:

• несущей и ограждающей конструкцией;
• только ограждающей конструкцией — наружные ненесущие (навесные) и самонесущие стены, внутренние самонесущие стены и перегородки.

По строительным материалам стены современных малоэтажные домов могут быть:

• из искусственных каменных штучных материалов — кирпич, мелкие блоки;
• бетонные или железобетонные;
• из дерева — бревно, брус в стеновой укладке или брус в каркасных стенах;
• щитовые или панельные;
• сталь (стальные лёгкие конструкции) в каркасных стенах.

По способу возведения (технологии):

• сборные — щитовые, панельные, каркасные (металл, дерево, сборный железобетон);
• традиционные ручной сборки (кирпич, блоки, дерево);
• монолитные бетонные и железобетонные.

По конструктивному решению:

• однослойная конструкция (блоки, кирпич, дерево);
• многослойная, слоистая конструкция.

Пример Сбор нагрузок на плиту перекрытия жилого здания | Строительный справочник

Требуется собрать нагрузки на монолитную плиту перекрытия жилого дома. Толщина плиты 200 мм. Состав пола представлен на рис. 1.

Решение

Определим нормативные значения действующих нагрузок. Для удобства восприятия материала постоянные нагрузки будем обозначать индексом q, кратковременные — индексом ?, длительные — индексом p.

Жилые здания относятся ко II уровню ответственности, следовательно, коэффициент надежности по ответственности ?н = 1,0. На этот коэффициент будем умножать значения всех нагрузок. (Для выбора коэффициента см. статью Коэффициент надежности по ответственности зданий и сооружений)

Сначала рассмотрим нагрузки от плиты перекрытия и конструкции пола.  Эти нагрузки являются постоянными, т.к. действуют на всем протяжении эксплуатации здания.

1. Объемный вес железобетона равен 2500 кг/м3 (25 кН/м3). Толщина плиты ?1 = 200 мм = 0,2 м, тогда нормативное значение нагрузки от собственного веса плиты перекрытия составляет:

q1 = 25*?1*?н = 25*0,2*1,0 = 5,0 кН/м2.

2. Нормативная нагрузка от звукоизоляционного слоя из экструдированного пенополистирола плотностью ?2 = 35 кг/м3 (0,35 кН/м3) и толщиной ?2 = 30 мм = 0,03 м:

q2 = ?2*?2*?н = 0,35*0,03*1,0 = 0,01 кН/м2.

3. Нормативная нагрузка от цементно-песчаной стяжки плотностью ?3 = 1800 кг/м3 (18 кН/м3) и толщиной ?3 = 40 мм = 0,04 м:

q3 = ?3*?3*?н = 18*0,04*1,0 = 0,72 кН/м2.

4. Нормативная нагрузка от плиты ДВП плотностью ?4 = 800 кг/м3 (8 кН/м3) и толщиной ?4 = 5 мм = 0,005 м:

q4 = ?4*?4*?н = 8*0,005*1,0 = 0,04 кН/м2.

5. Нормативная нагрузка от паркетной доски плотностью ?5 = 600 кг/м3 (6 кН/м3) и толщиной ?5 = 20 мм = 0,02 м:

q5 = ?5*?5*?н = 6*0,02*1,0 = 0,12 кН/м2.

Суммарная нормативная постоянная нагрузка составляет

q = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 = 5 + 0,01 + 0,72 + 0,04 + 0,12 +5,89 кН/м2.

Расчетное значение нагрузки получаем путем умножения ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке ?t.

Теперь определим временные (кратковременные и длительные) нагрузки. Полное (кратковременное) нормативное значение нагрузки от людей и мебели (так называемая полезная нагрузка) для квартир жилых зданий составляет 1,5 кПа (1,5 кН/м2). Учитывая коэффициент надежности по ответственности здания ?н = 1,0, итоговая кратковременная нагрузка от людей составляет:

?1p = ?1*?t = 1,5*1,3 = 1,95 кН/м2.

Длительную нагрузку от людей и мебели получаем путем умножения ее полного значения на коэффициент 0,35, указанный в табл. 6, т.е:

р1 = 0,35*?1 = 0,35*1,5 = 0,53 кН/м2;

р1р = р1*?t =0,53*1,3 = 0,69 кН/м2.

Полученные данные запишем в таблицу 1.

Помимо нагрузки от людей необходимо учесть нагрузки от перегородок. Поскольку мы проектируем современное здание со свободной планировкой и заранее не знаем расположение перегородок (нам известно лишь то, что они будут кирпичными толщиной 120 мм при высоте этажа 3,3 м), принимаем эквивалентную равномерно распределенную нагрузку с нормативным значением 0,5 кН/м2. С учетом коэффициента ?н = 1,0 окончательное значение составит:

р2 = 0,5*?н = 0,5*1,9 =0,5 кН/м2.

При соответствующем обосновании в случае необходимости нормативная нагрузка от перегородок может приниматься и большего значения.

Коэффициент надежности по нагрузке ?t = 1,3, поскольку перегородки выполняются на строительной площадке. Тогда расчетное значение нагрузки от перегородок составит:

р2р = р2*?t = 0,5*1,3 = 0,65 кН/м2.

(Для выбора плотности основных строй материалов см. статьи:

Для удобства все найденные значения запишем в таблицу сбора нагрузок (табл.1).

 Таблица 1

Сбор нагрузок на плиту перекрытия

В нашем примере сейсмические, взрывные и т.п. воздействия (т.е. особые нагрузки) отсутствуют. Следовательно, будем рассматривать основные сочетания нагрузок.

I сочетание: постоянная нагрузка (собственный вес перекрытия и пола) + полезная (кратковременная).

При учете основных сочетаний, включающих постоянные нагрузки и одну временную нагрузку (длительную или кратковременную), коэффициенты ?l, ?t вводить не следует.

Тогда qI = q + ?1 = 5,89 + 1,5 = 7,39, кН/м2;

qIр = qp + ?1p = 6,63 + 1,95 = 8,58 кН/м2.

II вариант: постоянная нагрузка (собственный вес перекрытия и пола) + полезная (кратковременная) + нагрузка от перегородок (длительная).

Для основных сочетаний коэффициент сочетаний длительных нагрузок ?l принимается: для первой (по степени влияния) длительной нагрузки — 1,0, для остальных — 0,95. Коэффициент ?t для кратковременных нагрузок принимается: для первой (по степени влияния) кратковременной нагрузки — 1,0, для второй — 0,9, для остальных — 0,7.

Поскольку во II сочетании присутствует одна кратковременная и одна длительная нагрузка, то коэффициенты ?l и ?t = 1,0.

qII = q + ?1 + p2 = 5,89 + 1,5 + 0,5 =7,89 кН/м2;

qIIр = qр + ?1р + p2р = 6,63+ 1,95 + 0,65 =9,23 кН/м2.

Совершенно очевидно, что II основное сочетание дает наибольшие значения нормативной и расчетной нагрузки.

Примеры:

Тип Вес от ограждающих конструкций стен.

Если стены являются несущими или самонесущими, то их вес не учитывается.

Если стены навесные, например, сэндвич панели, то их вес необходимо учесть.

Нагрузку от навесных стен прикладываем как сосредоточенную силу, приложенную к центру тяжести стенового ограждения с учетом эксцентриситета е1.

Численное значение этой сосредоточенной силы зависит от шага колонн, высоты колонн и веса стенового ограждения:

= вес ограждающих конструкций(кг/м 2) x высота колонны (м.) x ширина грузовой площади (м.)

Вес ограждающих конструкций стен учитываем только в пределах высоты колонны, т.к. ограждающие конструкции выше колонн крепятся к фермам или ригелям.

Шаг колонн определяет ширину грузовой площади.

Рассмотрим пример. Если шаг колонн три метра, то ширина грузовой площади будет равна трем метрам.

Если шаг колонн разный, то ширина грузовой площади подсчитывается путем сложения грузовых участков с каждой стороны колонны.

Рассмотрим пример. Допустим шаг колонн слева четыре метра, а шаг колонн справа два метра. Ширина грузового участка слева колонны получается три метра, а справа один метр. Следовательно, ширина грузовой площади этой колонны равняется четырем метрам.

Определение крыши и итоговый результат

Схема свайно-ростверкового фундамента.

Для определения тяжести крыши возьмем в качестве примера площадь проекции 120 кв.м и угол наклона крыши 30 градусов. Предположим, что для нашего домика понадобится 32 доски длиной 200 мм, толщиной 50 мм и 10 брусьев 150 мм на 100 мм. Удельный вес пиломатериалов на ленточный фундамент 500 кг/кв.м, теперь можно рассчитать вес стропил:

((32 х 0,06) + (10 х 0,09)) х 500 = 1410 кг.

К данной цифре прибавляется масса материала, выбранного для крыши. Возьмем ондулин (150 х 4 = 600 кг), общий вес кровли получится 2010 кг (1410 + 600).

К данному значению возьмем снеговую дополнительную нагрузку, к примеру, 120 кг/кв.м. Умножаем площадь крыши 120 на 120 кг и получаем 14400 кг дополнительной тяжести. Также следует учесть и ветровую нагрузку на ленточный фундамент. Здесь умножается площадь дома на 15 и высоту дома и прибавляется 40, получается ветровая нагрузка (100 х 15 х 7 + 40 = 14500 кг). Затем просчитывается еще дополнительная нагрузка, которая будет находиться в доме (мебель, оборудование, люди). Для помощи можно воспользоваться еще одной таблицей.

В качестве примера мы используем жилой дом, поэтому умножаем площадь дома на 195 (100 х 195 = 19500 кг). На финише мы получили все цифры, необходимые для суммирования подсчета на ленточный фундамент.

• стены дома – 75000 кг.;
• перекрытия – 65000 кг.;
• временная снеговая нагрузка – 144000 кг.;
• крыша – 2010 кг.;
• ветровая нагрузка на кв.м – 14500 кг.;
• дополнительная нагрузка (мебель, оборудование, люди) – 19500 кг.

Общая сумма получается 320010 кг. Теперь можно определить общий вес строения и превратить его сразу в формулу. Полный вес дома умножается на 1,3, тогда получаем несущую конструкцию грунта. Несущая способность грунта равна ширине основания, умноженной на его длину и умноженной на сопротивление грунта. Таким образом можно легко рассчитать ширину подошвы. Полную массу строение умножают на 1,3 и делят на длину основания, умноженного на сопротивление грунта.

Грузовая площадь для сбора нагрузок на фундамент

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.

[attention type=green] 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.

Пример сбора нагрузок на фундамент

Для того чтобы точно рассчитать все нагрузки, которые будут приходиться на фундамент, необходимо располагать точным планом проектировки здания, а также знать, из каких материалов будет строиться здание.

Для того чтобы более наглядно описать процесс сбора нагрузок на фундамент, будет рассмотрен вариант строительства дома с обитаемоей мансандрой, который будет располагаться в Уральском регионе Российской Федерации.

• Одноэтажный дом с обитаемой мансандрой.
• Размер дома составит 10 на 10 метров.
• Высота между перекрытиями (полом и потолком) будет составлять 2,5 метра.
• Наружные стены для дома будут возводиться из газобетонных блоков, толщина которых равна 38 см. Также с наружной стороны здания эти блоки будут покрыты облицовочным пустотелым кирпичом толищной 12 см.
• Внутри дома будет проходить одна несущая стена, ширина которой составит 38 см.
• Над цоколем дома будет располагаться пустое перекрытие из железобетонного материала. Из этого же материала будет обустроено и перекрытие для чердака.
• Крыша будет стропильного типа, а кровля будет выполнена из профнастила.

Подготовительные работы

Перед тем как рассчитать фундамент для дома, проектировщику нужно выяснить геологические данные участка. Для крупных зданий выполняют специальные геологические изыскания. В частном строительстве допустимо провести исследования самостоятельно. При этом все характеристики назначаются по визуальному осмотру.

Чтобы правильно рассчитать фундамент, почву исследуют двумя способами:

• отрывка шурфов, которые представляют собой глубокие ямы с размерами в плане 1х2 м (в среднем);
• бурение скважин ручным буром.

В первом случае на тип грунта смотрят по стенкам шурфа. Во втором — проверяют почву на лопастях бура.

Для исследования почвы проводят осмотр стенок шурфа

Исследования проводят на глубину, которая на 50 см превышает предполагаемое заложение ленты (которое назначили только по отметке промерзания). При проведении работ надо выяснить следующие характеристики:

• тип грунта в уровне подошвы;
• расположение уровня грунтовых вод (УГВ);
• наличие на участке линз слабой почвы.

Чтобы точно понять УГВ, потребуется провести исследование в нескольких точках. Минимум одна из этих точек должна находиться в низине участка. Работа в засуху не дает точного результата, поскольку влага может уйти глубоко в землю.

Линзы слабого грунта найти бывает сложно. Для этого нужно делать шурфы или скважины очень часто. В большинстве ситуаций в этом нет необходимости. Если во время строительства обнаружится такая неприятность, ее засыпают щебнем, гравием или песчано-гравийной смесью.

Если УГВ на участке находится глубоко, то можно использовать ленту глубокого заложения (более 1,5 м). При этом вода должна располагаться на 50 см ниже подошвы здания. При расположении УГВ на расстоянии менее чем 1,5 м от поверхности, разумно выбрать мелкозаглубленную конструкцию. Но такой тип имеет ограничения. Если влага находится выше, стоит рассмотреть другой вариант фундамента: плиту или сваи.

Выбор фундамента по заглублению зависит от УГВ

Чтобы выполнить расчет основания фундамента, потребуется знать прочность почвы. Характерные признаки каждого типа грунта можно найти в ГОСТ 25100-2011

Особое внимание стоит обратить на приложения к этому документу. Несущую способность каждого типа берут из таблицы ниже

Типы, которые обладают прочностью 2 и менее кг/см2, не рекомендуют использовать в качестве основания. Перед строительством потребуется выполнить их замену на песок средний или крупный.

Как рассчитать кубатуру фундамента

Учитывать массу фундамента лучше рассчитывая его объем: эта цифра вам пригодится при заливке фундамента: будете знать, сколько заказывать бетона или сколько материалов потребуется закупить.

Все исходные данные уже известны: высота, ширина и длина ленты. Их перемножаете, получаете кубатуру фундамента.

Например, посчитаем объем фундамента для рассчитанной ранее ленты: длинна 44 м, ширина 30 см (0,3 м), высота 1,75 м. Перемножаем: 44 м * 0,3 м * 1,75 м = 23,1 м 3 . Фактически расход, скорее всего, будет немного больше: порядка 25 кубов. На эту цифру и ориентируйтесь при заказе бетона.

Кубатура фундамента рассчитывается исходя из найденных (предполагаемых) размеров ленты: длины, высоты и ширины путем их перемножения

Пример расчета ленточного фундамента позволит индивидуальному застройщику произвести вычисления для собственного коттеджа, надворной постройки, заложив в конструкцию необходимый для максимального срока эксплуатации запас прочности. Для ленточного фундамента используют два вычисления:

• определение несущей способности почвы;
• допустимая деформация грунта.

Расчет ленточного фундамента.

Пример упрощенных вычислений доступен каждому застройщику – потребуется вспомнить школьный курс физики, математики. При этом из равенства:

• Nr – расчетное сопротивление почвы;
• L, S – длина, ширина фундамента;
• Mz, Mm – вес здания, мебели соответственно;
• Ns, Nv – нагрузка снеговая, ветровая соответственно;
• потребуется вычислить параметр S (ширину ленты).

Глубина заложения не вычисляется, а берется из соответствующих таблиц, составленных с учетом многолетней практики эксплуатации на различных грунтах.

После чего составляется смета для планирования бюджета строительства, экономичной транспортировки.

Какие расчеты нужно произвести

Фундамент под строительство дома из бруса нужно выбирать в зависимости от почвы и климата, а так же тяжести строения. Но в любом случае сначала нужно произвести расчеты:

Для разных типов фундамента производят расчеты:

1. По осадке. Этот вид расчета чаще используют при закладке ленточного фундамента под дом из бруса. Такой способ учитывает нормативные нагрузки на фундамент и считается наиболее простым.
2. По прочности. Используют такой расчет для домов из бруса редко, только если у здания большая этажность или сложная конструкция.

Только при соблюдении всех расчетов фундамент будет выполнять свои основные функции не один десяток лет. Основные функции фундамента под строительство дома из клееного бруса, профилированного и т.д.: выдержать конструкцию дома и не дать ему деформироваться или разрушиться, сделать минимальной усадку и защитить деревянную стену от излишков влаги.

Для примера расскажем, как рассчитать нагрузку на фундамент и выбрать его площадь. В нагрузку входит сумма веса самого дома (постоянная)+ временная (ветер, снег и т.д.). Для правильных расчетов нужно учесть вес самого дома с проживающими в нем людьми, мебель и т.д

Так же важно знать выдержит ли почва нагрузку от веса дома + фундамента. Проектировщики – профессионалы учитывают все эти показатели с точностью веса материала и полным изучением грунта

Если строить самостоятельно, выполнить такие расчеты сложно, но приблизительно рассчитать выдержит ли фундамент нужно, также как и составить план дома.

Вес дома

Рассчитать вес дома можно основываясь на справочные данные с усредненными показателями : покрытия, кровли, стен. Представляем таблицу веса 1 м2 стены из различного материала:

Рассчитать вес перекрытий можно по таблице:

Вес кровли:

Зная эти данные, не сложно будет рассчитать вес своего дома. Прибавляем к ней временную нагрузку:

Грунт сухой имеет среднюю нагрузку от 2 до 5 кг/см2. Зная эту цифру не сложно рассчитать выдержит ли грунт фундамент с домом.

От чего зависит?

Нагрузка на фундамент – это сочетание ряда факторов.

К ним относится:

• то, в каком регионе будет осуществляться строительство;
• каков грунт на выбранном участке;
• насколько глубоко залегают грунтовые воды;
• из каких материалов будут выполняться элементы;
• какова планировка будущего здания, сколько в нем будет этажей, какая будет кровля.

Правильно определить тип почвы можно при помощи СП «Нагрузки и воздействия» – документ, который необходим при расчете веса строения. В нем содержится подробная информация о том, какие нагрузки испытывает фундамент и каким образом их определять. Карты в СНиП «Строительная климатология» также помогут определить тип грунта. Несмотря на то, что данный документ отменен, он может быть очень полезен в частном строительстве как материал для ознакомления.

Помимо глубины, важно правильно определить необходимую ширину опорной конструкции. Она зависит от типа фундамента. Ширина ленточного и столбчатого фундаментов определяется исходя из ширины стен. Опорная часть плитного фундамента должна выходить за наружные границы стен на десять сантиметров. Если фундамент свайный – сечение определяется при помощи расчета, а его верхнюю часть – ростверк – подбирают исходя из того, какая нагрузка будет оказываться на фундамент и какая планируется толщина стен.

Кроме того, необходимо учесть и собственный вес опорной конструкции, расчет которого производится с учетом глубины промерзания, уровня залегания грунтовых вод и наличия или отсутствия подвала.

Если подвал не предусмотрен, подошва фундамента должна располагаться не меньше чем на 50 сантиметров выше грунтовых вод. Если же предполагается наличие подвала – основание должно располагаться на 30-50 сантиметров ниже пола.

Также немаловажное значение имеют динамические нагрузки. Это подгруппа временных нагрузок, которые оказывают на фундамент мгновенное или периодическое воздействие. Всевозможные машины, двигатели, молоты (например, штамповочные) – примеры динамических нагрузок. Они оказывают довольное сложное воздействие как на саму опорную конструкцию, так и на почву под ней. Если предполагается, что фундамент будет испытывать подобные нагрузки, их нужно особо учесть при расчете.

Изучение характеристик грунта

Перед тем как приступить к расчету любого типа фундамента определяют характеристики основания под него. К основным и наиболее важным моментам относят:

• водонасыщенность;
• несущую способность.

При строительстве крупных объектов перед началом разработки проектной документации выполняют полноценные геологические изыскания, которые включают в себя:

• бурение скважин;
• лабораторные исследования;
• разработку отчета о характеристиках основания.

В отчете предоставляются все значения, полученные в ходе первых двух этапов. Полный комплекс геологических изысканий стоит дорого. При проектировании частного дома в нем чаще всего нет необходимости. Изучение почвы выполняются двумя методами:

• шурфы;
• скважины.

Отрывку шурфов выполняют вручную. Для этого лопатой выкапывают яму, глубиной на 50 см ниже предполагаемой отметки подошвы фундамента. Почву изучают по срезу, определяют примерно тип несущего слоя и наличие в нем воды. Если грунт слишком насыщен водой, рекомендуется остановиться на свайных опорах под здание.

Второй вариант изучения характеристик основания под дом выполняют ручным буром. Анализ проводят по кускам почвы на лопастях.

Важно! При проведении мероприятий необходимо выбирать несколько точек для изучения. Они должны располагаться под пятном застройки

Это позволит наиболее тщательно изучить тип почвы.

Определившись с основанием, для него выясняют оптимальное удельное давление на грунт. Величина потребуется в дальнейшем расчете, пример которого представлен далее. Значение принимают по таблице.

*При данном типе грунта основания более экономичным может оказаться ленточный вариант, поэтому нужно рассчитать смету на два типа фундамента и выбрать тот, который будет стоить дешевле.

Рассчитываем нагрузку от перекрытий

Перекрытия, также, как и крыша могут опираться на две противоположных стороны фундаментного основания. Наше перекрытие над подвалом изготавливается из железобетонных плит, которые будут опираться на две стороны.

Для вычисления веса перекрытия также воспользуемся таблицей.

Рассчитываем нагрузку от перекрытий

Произведем примерный расчет

1. Площадь каждого из перекрытий в нашем доме составляет 80 кв.м. перекрытие подвала строится из железобетонных плит, а перекрытие чердака – из дерева на основе металлических балок.
2. Вес железобетонного перекрытия согласно таблице составит 40 тонн.
3. Вес деревянного перекрытия согласно таблице составит 16 тонн.
4. Общий вес перекрытий составит 56 тонн. Делим эту величину на нагруженную площадь фундаментного основания и получаем около 7000 кг на один кв.м.