КАК ПРОИСХОДИТ РАСЧЕТ НАГРУЗКИ НА ФУНДАМЕНТ
Эксплуатационная долговечность любого строительного объекта напрямую зависит от фундамента. При его устройстве важное значение имеет расчет нагрузок от строения, способности грунта их выдерживать.
- рационально использовать участок;
- исключить проседание грунта, деформацию строения;
- использовать различные материалы для возведения объекта.
- общая нагрузка;
- несущая способность сваи.
НАГРУЗКА НА ФУНДАМЕНТ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ МАТЕРИАЛОВ
В расчете нагрузок используются усредненные данные удельного веса материалов. Умножая эти величины на объем, получаем необходимый результат.
- кирпичные (1.5 кирпича) 30-50
- рубленые, из бруса 70-100
- ж/б панель 15 см 300-350
- панели каркасные 15 см 30-50
- чердачные в зависимости от плотности утеплителя 70-200
- цокольные 100-300
- междуэтажные 500
- шиферная 20-30
- кровельное железо 40-50
- черепичная 65-80
- рубероид на изоляционном слое 3-5
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.
Все фото и видео материалы принадлежат нам. Все фотографии, тексты и описания бизнеса защищены авторским правом либо являются объектом авторского права. Пожалуйста, не используйте наше содержимое в коммерческих целях.
Сбор нагрузок на фундамент
Сбор нагрузок на фундамент – это один из важных этапов проектирования. Правильно собранные нагрузки позволяют эффективно законструировать фундамент, который будет прочно держать все здание.
Для того чтобы понять, как выполняется сбор нагрузок на фундамент, я продемонстрирую небольшой пример. По моему мнению, данные по сбору лучше всего оформлять в табличной форме. Но для начала давайте пройдемся по азам теоретической части.
Виды нагрузок
Виды нагрузок можно разделить на два типа: постоянные и временные. В зависимости от условий строительства и назначения здания на фундамент может передаваться:
1. Постоянная нагрузка. Сюда относится собственный вес конструкций здания, собственный вес самого фундамента, давление от грунта на обрезах фундамента, а также боковое давление грунта и грунтовых вод.
2. Временная нагрузка, которая в зависимости от времени воздействия подразделяется на:
а) Длительная временная нагрузка, которая действует на фундамент достаточно долго. Сюда относят передачу нагрузки от оборудования, а также полезное давление от материалов (в складских помещениях) и прочих элементов наполнения помещения.
б) Кратковременная нагрузка, которая действует непродолжительное время. В этой категории находится полезная нагрузка на перекрытия от людей, в зависимости от назначения здания (поток в жилом здании и офисном помещении значительно отличается), нагрузки от кранов в промышленных зданиях, а также ветровые и снеговые нагрузки.
в) Особая нагрузка, которая возникает в особых случаях. Эта категория учитывает сейсмические нагрузки, аварийные ситуации, а также нагрузки от просадки здания в районах, где ведутся горные выработки.
Полноценно правильный расчет фундамента выполняется после сбора нагрузок на фундамент. При этом складываются наиболее неблагоприятные сочетания нагрузок, которые позволяют выявить поведение фундамента в максимально опасном положении.
Выполняя сбор нагрузок на фундамент необходимо все горизонтальные и вертикальные силы (кроме бокового давления грунта) приложить на обрезе фундамента.
Сбор нагрузок на фундамент. Пример
Конструктивная схема нашего здания представлена на картинке. Сооружение имеет несущие кирпичные стены по цифровым осям и самонесущие стены по буквенным. Монолитное перекрытие опирается только на стены по цифровым осям.
Самонесущая стена передает на фундамент только собственный вес, а вот несущие стены, кроме собственного веса, еще воспринимает давление от плит перекрытия и всего, что находится на плите. Возьмем плиту в пролете между осями 1 и 2. Она опирается только на две стены, поэтому вес от плиты будет равномерно передаваться: половина на стену по оси 1, а вторая половина на стену по оси 2. Аналогична ситуация с плитой в пролете осей 2 и 3. В итоге получается, что стена по оси 2 получает в два раза больше нагрузки от плиты перекрытия, чем стена по оси 1 и 3.
Выполняя сбор нагрузок на фундамент, следует понимать, что в зависимости от воспринимаемого давления, фундаменты будут отличаться по своей геометрии. Поэтому Определим, что фундамент под стены по осям 1 и 3 – будет первого типа, фундамент под стену по оси 2 – будет второго типа, а фундамент под стены по осям А и Б – будет третьего типа.
Теперь приступаем к сбору нагрузок от конструкций на 1 м 2 . Для правильного понимания процесса сбора, данные заносим в таблицу:
| Нагрузка | Нормативная нагрузка, кг/м 2 | Коэффициент надежности | Расчетная нагрузка, кг/м 2 |
| Сбор нагрузки на 1 м 2 перекрытия первого этажа | |||
| Постоянная нагрузка: 1) Монолитное ж/б перекрытие, толщиной 200мм, 2500 кг/м 3 |
200*2,5=500 | 1,1 | 500*1,1=550 |
| 2) Звукоизоляция толщиной 50 мм, 25 кг/м 3 | 50*25/1000=1,25 | 1,3 | 1,25*1,3=1,6 |
| 3) Цементно-песчаная стяжка, толщиной 20 мм, 1800 кг/м 3 | 20*1800/1000=36 | 1,3 | 36*1,3=46,8 |
| 4) Керамическая плитка, толщиной 4 мм, 1800 кг/м 3 | 4*1800/1000=7,2 | 1,3 | 7,2*1,3=9,4 |
| Итого: | 544,45 | 607,8 | |
| Временная нагрузка для жилых помещений 150 кг/м 2 (СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия») |
150 | 1,3 | 150*1,3=195 |
| Сбор нагрузки на 1 м 2 перекрытия второго этажа | |||
| Постоянная нагрузка: 1) Монолитное ж/б перекрытие, толщиной 200мм, 2500 кг/м 3 |
200*2500/1000=500 | 1,1 | 500*1,1=550 |
| 2) Цементно-песчаная стяжка, толщиной 20 мм, 1800 кг/м 3 | 20*1800/1000=36 | 1,3 | 36*1,3=46,8 |
| 3) Линолеум, толщиной 2 мм, 1800 кг/м 3 | 2*1800/1000=3,6 | 1,3 | 3,6*1,3=4,7 |
| Итого: | 539,6 | 622,5 | |
| Временная нагрузка для чердака 70 кг/м 2 | 70 | 1,3 | 70*1,3=91 |
| Сбор нагрузки на 1 м 2 покрытия | |||
| Постоянная нагрузка: 1) Обрешетка из сосновой доски, толщиной 40 мм, 600 кг/м 3 |
40*600/1000=24 | 1,1 | 24*1,1=26,4 |
| 2) Металлочерепица 5 кг/м 2 | 5 | 1,1 | 5*1,1=5,5 |
| 3) Гидроизоляция 1,3 кг/м 2 | 1,3 | 1,1 | 1,3*1,1=1,4 |
| 4) Стропильная нога сечением 60х120 мм, шаг стропил – 1.1м, сосна – 600 кг/м 3 | 6*12*600/(1*11000)=3,9 | 1,1 | 3,9*1,1=4,3 |
| Итого: | 34,2 | 37,6 | |
| Временная нагрузка: Снеговая нагрузка 160 кг/м 2 |
160 | 1,25 | 160*1,25=200 |
| Нагрузка от 1 м 2 внешних стен | |||
| Постоянная нагрузка: 1) Стена из кирпича на тяжелом растворе, толщиной 510 мм, 1800 кг/м 3 |
510*1800/1000=918 | 1,1 | 918*1,1=1009,8 |
| 2) Утеплитель, толщиной 60 мм, 55 кг/м 3 | 60*55/1000=3,3 | 1,1 | 3,3*1,1=3,6 |
| 3) Внешняя и внутренняя штукатурка стены из цементно-песчаного раствора, толщиной 30 мм, 1900 кг/м 3 | 2*30*1900/1000=114 | 1,1 | 102*1,1=125,4 |
| Итого: | 1035,3 | 1138,8 | |
| Нагрузка от 1 м 2 внутренней стены | |||
| Постоянная нагрузка: 1) Стена из кирпича на тяжелом растворе, толщиной 510 мм, 1800 кг/м 3 |
510*1800/1000=918 | 1,1 | 918*1,1=1009,8 |
| 2) Штукатурка стены с двух сторон из цементно-песчаного раствора, толщиной 30 мм, 1900 кг/м 3 | 2*30*1900/1000=114 | 1,1 | 114*1,1=125,4 |
| Итого: | 1032 | 1135,2 | |
| Сбор нагрузки на фундамент первого типа (1 п.м.) | |||
| Постоянная нагрузка: 1) От веса стены, высотой 7.5м |
1035,3*7,5=7764,8 | 1138,8*7,5=8541 | |
| 2) От перекрытия над первым этажом (Пролет в чистоте 4.2-0.51-0.255=3.435м) | 544,45*3,435/2=935 | 607,8*3,435/2=1043,8 | |
| 3) От перекрытия над вторым этажом (Пролет в чистоте 4.2-0.51-0.255=3.435м) | 539,6*3,435/2=926,7 | 622,5*3,435/2=1069,1 | |
| 4) От конструкции покрытия (длина наклонного стропила 5.8м) | 34,2*5,8/2=99,2 | 37,6*5,8/2=109 | |
| Итого: | 9725,7 | 10762,9 | |
| Временная нагрузка: 1) На перекрытие над первым этажом |
150*3,435/2=257,6 | 195*3,435/2=334,9 | |
| 2) На перекрытие над вторым этажом | 70*3,435/2=120,2 | 91*3,435/2=156,3 | |
| 3) Снеговая нагрузка | 160*5,8/2=464 | 200*5,8/2=580 | |
| Итого: | 841,8 | 1071,2 | |
| Сбор нагрузки на фундамент второго типа (1 п.м.) | |||
| Постоянная нагрузка: 1) От веса стены, высотой 7.5м |
1032*7,5=7740 | 1135,2*7,5=8514 | |
| 2) От двух перекрытий над первым этажом (Пролет в чистоте 4.2-0.51-0.255=3.435м) | 2*544,45*3,435/2=1870,2 | 2*607,8*3,435/2= 2087,8 | |
| 3) От двух перекрытий над вторым этажом (Пролет в чистоте 4.2-0.51-0.255=3.435м) | 2*539,6*3,435/2=1853,5 | 2*622,5*3,435/2=2138,2 | |
| 4) От конструкции покрытия (длина каждого наклонного стропила 5.8м) | 2*34,2*5,8/2=198,4 | 2*37,6*5,8/2=218,1 | |
| 5) От деревянной стойки, высотой 2.3 м, с шагом 1м, из сосны, 600 кг/м 3 сечением 6х12см | 6*12*600/(1*10000)*2,3 =9,9 | 1,1 | 9,9*1,1=10,9 |
| Итого: | 11672,0 | 12969,0 | |
| Временная нагрузка: 1) На два перекрытия над первым этажом |
2*150*3,435/2=515,3 | 2*195*3,435/2=669,8 | |
| 2) На два перекрытия над вторым этажом | 2*70*3,435/2=240,5 | 2*91*3,435/2=312,6 | |
| 3) Снеговая нагрузка на два стропила (длина наклонного стропила 5,8м) | 2*160*5,8/2=928,0 | 2*200*5,8/2=1160,0 | |
| Итого: | 1683,8 | 2142,4 | |
| Сбор нагрузки на фундамент третьего типа (1 п.м.) | |||
| Постоянная нагрузка: 1) От веса стены высотой 9.6 м |
1035,3*9,6=9938,9 | 1138,8*9,6= 10932,5 | |
Теперь можно сказать, что сбор нагрузок на фундамент выполнен. Можно приступать к выполнению расчета фундамента на прочность, определять глубину заложения и расчетные геометрические размеры.
Пример сбора нагрузок на фундамент довольно простой, но он показывает основную схему действия. В случае возникновения дополнительных вопросов, мы на них с удовольствием ответим в комментариях. Тем, кому нужен файл с таблицей расчетов — можете скачать документ: Сбор нагрузок на фундамент.
© Стаття є власністю recenz.com.ua. Використання матеріалу дозволяється тільки зі встановленням активного зворотного посилання.
Расчёт нагрузки на фундамент
Неприятно наблюдать, как в недавно построенном доме появляются на стенах трещины. Самое печальное в этой ситуации, что исправить практически ничего изменить нельзя, а если и можно что-то сделать, то это весьма проблематично.
Оглавление:
- Как выполняется расчет
- Расчет нагрузки для ленточного фундамента
- Расчет нагрузки для столбчатого фундамента
- Расчет нагрузки для свайного фундамента
- Анализ грунта
- Определение несущей способности грунта
- Наши услуги
А ведь всего этого можно было избежать, если бы изначально расчету нагрузки на фундамент было уделено достаточно внимания.Ознакомьтесь с материалом о том зачем это делается, а также как грамотно и верно выполнять расчёт нагрузки на фундамент.
Как выполняется расчет
Что включается в такой расчет, и что нужно учитывать? Рассмотрим некоторые параметры.
- У различных видов грунта отличная друг от друга несущая способность, поэтому нельзя опираться на тот факт, что у друга дом на мелкозаглубленном ленточном фундаменте стоит уже несколько лет, и ничего.
- Учитывая вес строительных материалов, проводится вычисление массы строения.
- Какая снеговая нагрузка на кровлю в регионе. Тип, и форма крыши играют огромную роль в таком подсчете.
- Ветровая нагрузка. Любой дом, особенно высокий, испытывает ощутимые нагрузки в ветреную погоду, а если ветер постоянно дует в одну и ту же сторону, то фундамент будет подвержен дополнительной нагрузке. Особенно это ощутимо в легких домах, с не очень прочным фундаментом.
- Вес мебели, сантехники и отделочных материалов.
Полученные данные и собранная информация служит для учета несущей характеристики, размера и опорной площади возводимого фундамента. Пренебрежение этими требованиями приводит к ситуациям, описанным в начале статьи.
Расчет нагрузки для ленточного фундамента
При расчете нагрузки на ленточный фундамент, нужно определить количество заливаемого бетона, для чего нужно узнать общую площадь с учетом установленной опалубки. Полученную цифру (в м 3 ) нужно умножить на массу 1 м 3 , которая колеблется в пределах 2000–2500 кг. При расчете фундамента лучше перестраховаться, поэтому за основу возьмем 2500 кг.
Потребуется узнать полную массу дома, снеговую нагрузку на крышу и давление ветра. Эти 4 показателя слаживаются и делятся на площадь основания. Выглядит это так:
(масса фундамента + масса дома + снеговая + ветровая нагрузка) / площадь основания = искомая цифра.
Поскольку расчет получается приблизительным, нужно иметь запас прочности около 25%.
Расчет нагрузки для столбчатого фундамента
Для того чтобы определить нагрузку на столбчатый фундамент, придется умножить площадь сечения столба на его высоту, в результате чего станет известен объем одной опоры. Полученные данные умножаются на цифру, обозначающей плотность материала, из которого сделаны столбы (q). Таким образом произведен расчет нагрузки для одного столба, а чтобы узнать расчетную нагрузку всего фундамента, результат перемножим на количество опор.
Если при расчете получилось, что фундамент не соответствует требованиям, то можно увеличить сечение столбов или увеличить число опор, сократив между ними расстояние.
Расчет нагрузки для свайного фундамента
Расчет нагрузки на свайный фундамент выполняется таким образом:
- Полная масса будущего здания умножается на коэффициент запаса надежности.
- Опорная площадь 1 квадратного сечения сваи определяется путем перемножения размеров двух сторон. При использовании круглых свай опорная площадь одной из них вычисляется по формуле: R2×3,14. Затем полученные данные умножаются на количество используемых свай, задействованных в фундаменте.
- Теперь необходимо узнать нагрузку на 1 см 2 грунта, для чего масса здания делится на опорную площадь фундамента, и удостовериться, что нормативная допустимая нагрузка на грунт в норме.
Одной из особенностей свайного фундамента является правильный выбор сечения и длины свай, для чего нужно знать особенности грунта. Например, в некоторых районах, свая длиной в 3 м может не дойти до твердого основания, и приобретать опоры нужно только после предварительной геологической разведки.
В случае необходимости грунт можно уплотнить путем вбивания дополнительных, не предусмотренных проектом свай, но это приведет к дополнительным, незапланированным затратам.
Анализ грунта
Проектируя фундамент, можно самостоятельно выполнить геодезический анализ грунта, узнав:
- Тип почвы.
- Уровень расположения грунтовых вод.
Также необходимо узнать уровень промерзания грунта, в чем могут помочь карты с такими данными.
Рис. Уровень промерзания грунта в России
Используя ручной бур, по периметру площадки и в центре делается несколько скважин, глубиной до 2,5 м, в результате чего можно увидеть, какой тип почвы, а на следующий день можно увидеть, появилась ли в ней вода, и какой ее уровень.
Рис. Слои почвы в Московской области
Что касается типа почвы, то разобраться в этом непростом вопросе поможет дополнительная информация:
- Если при извлечении бура почва рассыпается – это песчаный грунт.
- Из извлеченного грунта можно скатать цилиндр, но при этом он весь покрывается трещинами – это супеси.
- Получается скатать цилиндр, но при попытке согнуть он ломается – это легкий суглинок.
- Скатанный цилиндр на изгибе покрывается многочисленными трещинами – это тяжелый суглинок, в составе которого много глины.
- Цилиндр скатывается легко, на изгибе не ломается и не трескается – перед нами глинистый грунт.
Используя полученные данные, можно определить какой тип фундамента лучше всего сделать на этом участке и нужно ли делать для него дренажную систему.
Определение несущей способности грунта
Ниже приведена таблица, с помощью которой можно разобраться с несущей способность грунта. Зная, какой тип грунта вы извлекли при пробном бурении, не составит его найти в таблице, и получить больше информации.
| Тип почвы | Несущая способность |
|---|---|
| Супесь | От 2 до 3 кгс/см 2 |
| Щебенистая почва с пылевато -песчаным заполнителем | 6 кгс/см 2 |
| Плотная глина | От 4 до 3 кгс/см 2 |
| Щебенистая почва с заполнителем из глины | От 4 до 4.5 кгс/см 2 |
| Среднеплотная глина | От 3 до 5 кгс/см 2 |
| Гравийная почва с песчаным заполнителем | 5 кгс/см 2 |
| Влагонасыщенная глина | От 1 до 2 кгс/см 2 |
| Гравийная почва с заполнителем из глины | От 3.6 до 6 кгс/см 2 |
| Пластичная глина | От 2 до 3 кгс/см 2 |
| Крупный песок | Среднеплотный — 5, высокоплотный — 6 кгс/см 2 |
| Суглинок | От 1.9 до 3 кгс/см 2 |
| Средний песок | Среднеплотный — 4, высокоплотный — 5 кгс/см 2 |
| Песок, супеси, глина, суглинок, зола | От 1.5 до 1.9 кгс/см 2 |
| Мелкий песок | Среднеплотный — 3, высокоплотный — кгс/см 2 |
| Сухая пылеватая почва | Среднеплотная — 2.5, высокоплотная — 3 кгс/см 2 |
| Водонасыщенный песок | Среднеплотный — 2, высокоплотный — 3 кгс/см 2 |
| Влажная пылеватая почва | Среднеплотная — 1.5, высокоплотная 2 кгс/см 2 |
| Водонасыщенная пылеватая почва | Среднеплотная — 1, высокоплотная — 1.5 кгс/см 2 |
Таблица 1: Расчетное сопротивление разных видов грунтов
Наши услуги
Компания «Богатырь» предоставляет услуги по погружению железобетонных свай – мы забиваем сваи, выполняем лидерное бурение и привезем непосредственно на строительную площадку сваи, с помощью которых и соорудим свайный фундамент. Если вы заинтересованы в том, чтобы проектировка, гео разведка и монтаж свайного фундамента был выполнен высококвалифицированными специалистами, то отправьте запрос или позвоните нам, воспользовавшись формой и контактными данными, указанными внизу сайта.
Расчёт нагрузки на фундамент
В данной статье мы рассмотрим особенности расчета нагрузки на фундамент дома. Вы узнаете, зачем необходимо осуществлять данные расчеты и как сделать их самостоятельно. Будет детально изучена технология определения несущей способности грунта, вычисления массы здания и силы снеговых и ветровых воздействий, а также продемонстрирована последовательность таких расчетов на практике.
Оглавление:
- Зачем проводятся расчёты нагрузки на фундамент
- Правила проведения расчёта нагрузки на фундамент
- Расчёт нагрузки на ленточный фундамент
- Расчёт нагрузки на стоблчатый фундамент
- Расчёт нагрузки на свайный фундамент
- Порядок проведения вычисления и расчётов
- Собираем показатели грунта
- Определяем несущую способность грунта
- Расчёт нагрузки с учётом площади и региона дома
- Наши услуги
Нагрузка на фундамент — это допустимые цифровые значения, обозначающие несущую способность. Проведение точных расчётов сопряжено с выполнением геологических исследований и определением степени рыхлости грунта и насыщения его влагой.
Зачем проводятся расчёты нагрузки на фундамент
Расчет нагрузки, которую будет переносить фундамент в процессе эксплуатации, является ключевым этапом проектирования любого основания. Исходя из данных расчетов определяются необходимые несущие характеристики будущего фундамента, его типоразмер и опорная площадь.
Определяемые нагрузки веса здания, снегового и ветрового воздействия, а также эксплуатационного давления, также сопоставляются с несущей способностью грунта на строительной площадке, поскольку несущая способность почвы, в некоторых случаях, может быть меньшей, чем несущие свойства самого фундамента.
Рис: Возможный результат неправильного расчета нагрузок на фундамент дома
Ответственное отношение к проведению данных расчетов гарантирует, что фундамент под конкретное здание будет подобран правильно. В противном случае, вы рискуете построить дом на слишком слабом фундаменте, что приведет к его разрушению и деформации, либо обустроить фундамент с недостаточной опорной площадью, который под весом здания просто осядет в грунт.
Важно: определение нагрузок на фундамент и сопоставление их с несущей способностью грунта лучше всего доверить профессиональным проектировочным организациям, которые выполнят все расчеты согласно строительных норм. В случае, если вы решились сделать это самостоятельно, крайне важно досконально изучить методику проведения данных расчетов.
Общие правила проведения расчёта нагрузки на фундамент
Определяется нагрузка посредством использования переменных и постоянных величин:
- масса здания;
- вес основания;
- снеговые нагрузки на кровлю;
- ветряное давление на здание.
Общая масса здания вычисляется при сложении веса стен с перекрытиями, дверей с окнами, стропильной системы и кровли, а также крепежей, сантехники, декоративных элементов и количества людей, которые будут единовременно проживать в доме.
Расчёт нагрузки на ленточный фундамент
Определение нагрузки на ленточное основание начинается с подсчёта массы самой ленты, для чего используется следующая формула:
Pфл= V × q.
V – объём стен;
q – плотность материала основания.
Необходимо произвести суммирование всех типов давления на фундамент, для чего можно воспользоваться следующей формулой: (Pд+Pфл+ Pсн+Pв)/ Sф.
Внимание! Важно, чтобы результат вычислений, выражающийся в удельной нагрузке, был меньше допустимых значений сопротивления почвы. Разница должна составлять порядка 25%, что необходимо для компенсации неточностей.
Получение точных сведений, возможно при учёте видов стен, надо определить, какие из них несущие и выполняют функцию удержания перекрытий, лестничных пролётов, стропил. Выявляются самонесущие стены, выполняющие функцию поддержания исключительно собственной массы. Исходя из этих данных, определяют под какую сторону закладывать стены определённой ширины, с обязательной проверкой допустимых значений.
Расчёты нагрузки в программе «APM Civil Engineering»
Расчёт нагрузки на столбчатый фундамент
Определение нагрузки на фундамент столбчатого типа, осуществляется по одной формуле. Здесь надо учитывать, что воздействие здания будет распределяться между всеми существующими опорами. Требуется умножить площадь сечения столба (Sс) на высоту (H). Результатом вычисления станет получение объёма, который следует перемножить с плотностью материала, используемого для возведения фундамента (q)и общим числом столбиков, заглубляемых в почву.
- Вычисления будут проводиться по следующей формуле: Pфc= Sс× H× q×N.
- Определить суммарное сечение, можно по следующей формуле: Sсо= Sс × N.
Вычислить величину нагрузки на сваи, можно разделив массу дома на его опорную площадь, что будет выглядеть следующим образом: P/Sсо.
Важно! Если при проведении расчётов выясняется, что грунтовое давление превышает допустимые значения, то следует изменить используемые параметры и прибегнуть к расширению опорной площади. Требуется увеличить число опор и сделать их большего диаметра, что поможет получить основание с нужными параметрами.
Расчёт нагрузки на свайный фундамент
Особенностью расчёта свайного основания, является необходимость выявления массы здания (P), которая делится на количество опор.
Внимание! Требуется подбирать сваи с нужными показателями длины и необходимыми прочностными характеристикам, принимая во внимание геологические характеристики грунта. Так как в процессе эксплуатации свайный фундамент несет те же нагрузки, что и остальные виды фундамента — от массы здания, полезного давления, снежного покрова и ветра.
Рассчитывать нагрузку на свайный фундамент необходимо для того, чтобы в дальнейшем при проектировании ее можно было сопоставить с максимально допустимой нагрузкой на грунт строительной площадки, и при необходимости увеличить число свай либо сечение используемых опор
Чтобы сопоставить допустимые нагрузки на свайный фундамент и грунт необходимо выполнить следующие расчеты:
- Определить вес здания и все сопутствующие нагрузки, просуммировать их и умножить на коэффициент запаса надежности;
- Определить опорную площадь одной сваи по формуле: «r2 * 3.14» (r- радиус сваи, 3,14 — константа), после чего вычислить общую опорную площадь основания, умножив полученную величину на количество свай в фундаменте;
- Рассчитать фактическую нагрузку на 1 см2 грунта: массу здания разделяем на опорную площадь фундамента;
- Полученную нагрузку сопоставить с нормативной допустимой нагрузкой на грунт.
Для примера: дом массой 95 тонн. (с учетом снеговых и ветровых нагрузок) строится на фундаменте из 50 буронабивных свай, общая опорная площадь которых составляет 35325 см2. Грунт на участке представлен твердыми глинистыми породами, которые выдерживают нагрузку в 3 кг/см2.
- Фактическая нагрузка на грунт: 95000/35325 = 2,69 кг/см2.
Как показывают расчеты, нагрузки от здания, передаваемые фундаментов на грунт, позволяют реализовывать данный проект в конкретных грунтовых условиях.
Важно! Если бы нагрузки были больше допустимых, потребовалось бы увеличить опорную площадь фундамента, увеличив количество свай либо их сечение.
Порядок проведения вычислений и расчётов
Независимо от типа основания, расчёты производятся в следующей последовательности:
- Необходимо выяснить параметры, касающиеся единицы длины опоры, помимо нагрузок от веса самого строения, которые состоят из массы стен, перекрытий и кровли, также определяется эксплуатационное давление, нагрузки от снегового покрова и ветровые нагрузки;
- Расчет массы фундамента. Основание дома также будет оказывать нагрузку на почву, которую необходимо высчитать и добавить к нагрузкам от массы здания. Чтобы сделать это, нужно исходя из габаритов (высоты, ширины и периметра) определить объем основания, и умножить его на объемную плотность бетона (массу одного кубометра).
- Расчет несущих характеристик почвы — для этого нужно определить тип грунта, и в соответствии с нормативными таблицами вычислить допустимую нагрузку на 1 кв.см. почвы.
- Cверка полученных данных с сопротивлением почвы – если возникает необходимость, то осуществляется корректировка площади опоры, например, в случае с ленточным основанием, увеличивается его толщина. При обустройстве свайных или столбчатых оснований необходимо увеличить количество опор в фундаменте либо площадь их сечения;
- Измерение фундамента – определение размеров;
- Вычисление толщины подушки из песка, формируемой непосредственно под подошвой. Уплотняющая подсыпка из песка и гравия необходима для предотвращения усадки почвы под массой здания и для минимизации вертикальных сил пучения. В нормальных условиях ее толщина составляет 20 см (10 см песка и 10 см гравия), однако при строительстве тяжелых домов в пучинистом грунте она может быть увеличена до 50 см.
Необходимо учесть, что приведённые формулы расчёта нагрузки, будут актуальны исключительно в сфере малоэтажного строительства, то есть при возведении объектов высотой до 3-х этажей. Схема является упрощённой, так как учитывает только удельное сопротивление грунта, при необходимости прогнозирования сдвига грунтовых слоёв, следует обратиться за помощью к профессионалам. Желательно проводить расчёты дважды, чтобы наверняка определить нужные параметры, так как от этого зависит устойчивость здания.
Собираем показатели грунта
При проектировании фундамента необходимо проводить геодезический анализ грунта на строительной площадке, который позволяет определить три важных показателя — тип почвы, глубину ее промерзания и уровень расположения грунтовых вод.
Исходя из типа грунта вычисляется его несущая характеристика, которая используется при расчете опорной площади основания. Глубина промерзания почвы определяет уровень заглубления фундамента — при строительстве в условиях пучинистых грунтов фундамент необходимо закладывать ниже промерзающего пласта земли. На основании данных о грунтовых водах определяется необходимость обустройства дренажной системы и гидроизоляции фундамента.
Важно: вышеуказанные показатели грунта вы можете собрать самостоятельно, для этого вам потребуется лишь ручной бур и рулетка.
Рис: Структура грунтов на территории Московской области
Для сбора показателей необходимо с помощью ручного бура по периметру площадки под застройку сделать несколько скважин глубиной 2-2.5 м. Одна скважина должна располагаться в центре участка, еще две — в центральных частях боковых контуров предполагаемого фундамента. Необходимость бурения нескольких скважин обуславливается тем, что на разных участках площадки может наблюдаться отличающийся уровень грунтовых вод.
В первую очередь нужно определить тип почвы: в процессе бурения возьмите изымаемый из скважины грунт (с глубины 2-ух меров) и скатайте его в плотный цилиндр, толщиной 1-2 сантиметра. Затем попытайтесь согнуть цилиндр.
- Если почва рыхлая и цилиндр из нее сформировать невозможно (она попросту рассыпается), вы имеете дело с песчаным грунтом;
- Цилиндр скатывается, но при этом он покрыт трещинами и разламывается при сгибающем воздействии, значит грунт на участке представлен супесями;
- Цилиндр плотный, но при сгибании ломается — легкий суглинок;
- Грунт хорошо скатывается, но при сгибании покрывается трещинами — тяжелый суглинок с большим содержанием глины;
- Почва легко скатывается, не трескается и не ломается при сгибании — глинистый грунт.
Далее необходимо определить показатель уровня грунтовых вод. Оставьте пробуренные скважины на ночь, чтобы они заполнились водой. На следующее утро возьмите деревянную рейку двухметровой длины и обмотайте ее бумагой, опустите рейку в скважину. По мокрому участку определите, на каком расстоянии от поверхности скважины расположена вода.
Рис: Пробная скважина для определения уровня грунтовых вод
Важно: определить фактический уровень промерзания почвы в домашних условиях невозможно. Для этого необходимо специализированное оборудование, при этом сам анализ выполняется на протяжении длительного времени наблюдения за конкретным участком.
Предлагаем вашему вниманию карту расчетной глубины промерзания почвы в разных регионах России, которую нужно использовать при самостоятельном проектировании фундамента.
Рис: Границы промерзания грунтов в разных регионах России
Определяем несущую способность грунта
Ориентировочную несущую способность грунта можно определить на основе проделанных ранее изысканий. Зная тип грунт на участке под застройку сопоставьте его с данными в нижеприведенной таблице.