Содержание

Нагрузка на почву от фундамента

Расчет нагрузки на фундамент

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

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

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

  1. Определяем площадь проекции кровли. Габариты дома – 10х8 метров, площадь проекции двускатной крыши равна площади дома: 10·8=80 м 2 .
  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 м 2 .
  4. Тип покрытия – металлочерепица, угол уклона – 25 градусов, значит расчетная нагрузка по таблице 3 равна 30 кг/м 2 .
  5. Нагрузка кровли на фундамент равна 80/8·30 = 300 кг/м 2 .

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.

  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 м 2 .
  3. Снеговая нагрузка для Подмосковья по карте равна 126 кг/м 2 . Умножаем ее на площадь крыши и делим на площадь нагруженной части фундамента 88·126/8=1386 кг/м 2 .

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

  1. Площадь перекрытий равна площади дома – 80 м 2 . 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 м 2 нагружаемой части фундамента: (40000+16000)/8=7000 кг/м 2 .

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

  1. Площадь стен равна высоте здания, умноженной на периметр дома: 3·(10·2+8·2)=108 м 2 .
  2. Объем стен – это площадь, умноженная на толщину, он равен 108·0,4=43,2 м 3 .
  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 м 2 .
  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 м 2 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

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

Расчет общей нагрузки на 1 м 2 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 R 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/м 2 =17 т/м 2 .
  2. Определяем условное расчетное сопротивление грунта по таблицам СНиП 2.02.01—83. Для влажных суглинков с коэффициентом пористости 0,5 R составляет 2,5 кг/см 2 , или 25 т/м 2 .

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

Расчет нагрузки на фундамент и грунт

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:

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.

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

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.
Читать еще:  Фольгированный утеплитель для труб отопления

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

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

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.

Расчёт нагрузки на фундамент

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.

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:

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.

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.

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 () 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.

Расчёт нагрузки на свайный фундамент

Особенностью расчёта свайного основания, является необходимость выявления массы здания (P), которая делится на количество опор.

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.

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.

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

Предлагаем вашему вниманию карту расчетной глубины промерзания почвы в разных регионах России, которую нужно использовать при самостоятельном проектировании фундамента.

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.

Несущая способность (расчетное сопротивление)

Несущая способность (расчетное сопротивление

От 2 до 3 кгс/см 2

Щебенистая почва с пылевато-песчаным заполнителем

От 4 до 3 кгс/см 2

Щебенистая почва с заполнителем из глины

От 4 до 4.5 кгс/см 2

От 3 до 5 кгс/см 2

Гравийная почва с песчаным заполнителем

От 1 до 2 кгс/см 2

Гравийная почва с заполнителем из глины

От 3.6 до 6 кгс/см 2

От 2 до 3 кгс/см 2

Среднеплотный — 5, высокоплотный — 6 кгс/см 2

От 1.9 до 3 кгс/см 2

Среднеплотный — 4, высокоплотный — 5 кгс/см 2

Насыпной уплотненный грунт (песок, супеси, глина, суглинок, зола)

От 1.5 до 1.9 кгс/см 2

Среднеплотный — 3, высокоплотный — кгс/см 2

Сухая пылеватая почва

Среднеплотная — 2.5, высокоплотная — 3 кгс/см 2

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

Расчёт нагрузки с учётом площади и региона дома

Все нагрузки на фундамент состоят из двух величин — постоянных и переменных. К постоянным нагрузкам относится вес самого здания, к переменным — сила давления снегового покрова и ветра, величина которой зависит от региона, где ведется строительство.

Зная площадь дома и нормативный вес материалов, из которого он будет возводиться, можно рассчитать ориентировочную нагрузку на фундамент, исходящую от массы строения.

Для проведения расчетов воспользуйтесь следующими справочными таблицами:

Таблица 2: Расчетный вес стен

Таблица 3: Расчетный вес перекрытий

Таблица 4: Расчетный вес кровли

Следующий этап расчетов — определение нагрузок от снегового покрова. Нормативная величина снеговой нагрузки различается в разных регионах России. Для расчета вам необходимо умножить площадь кровли здания на вес 1 м2 снега и коэффициент уклона крыши.

Таблица 5: Нагрузка от снегового покрова на фундамент здания

Осталось лишь рассчитать ветровую нагрузку на здание. Делается это по формуле:

  • площадь здания * (N +15*высота здания); где N — расчетная ветровая нагрузка для разных регионов России, которую вы можете увидеть на нижеприведенной карте.

Наши услуги

Компания Установка Свай» занимается погружением железобетонных свай — забивка свай, лидерным бурением и поставкой свай для сооружения свайного фундамента. Если Вас интересует проведение работ, связанных с проектировкой, гео разведкой, либо возведение свайного фундамента, воспользуйтесь формой внизу сайта.

Полезные материалы

Несущая способность грунта

Такое свойство грунта как его несущая способность — это первоочередная информация, которую необходимо выяснить на подготовительном этапе строительства фундамента.

Испытания свай

При строительстве часто используют в качестве фундаментов сваи. Но прежде чем вводить такие элементы в работу, должна быть проведена проверка их на прочность.

Несущая способность свай

Несущая способность свайных конструкций – это определение величины нагрузки, которую она способная воспринимать с учётом деформации грунта под её основанием.

Расчет нагрузки на фундамент и грунт

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:

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.

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

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

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

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.

РАСЧЁТ НАГРУЗКИ НА ФУНДАМЕНТ

Произведём расчёт нагрузки на фундамент одноэтажного дома строящегося, например, во Владимирской области. Исходные данные следующие: ленточный железобетонный фундамент, стены строения из несущего теплоизоляционного пеноблока D600 300*400*600 обложенные в половину целевым кирпичом. Стены имеют толщину 46 см. Стена внутри дома из того же пеноблока толщиной 30 см. Крыша имеет волнистую асбестоцементную листовую кровлю. Грунт суглинок, глубина расположения грунтовой воды 0,9 м.

Определим для суглинистых грунтов (табл.1) усреднённую несущую способность — 2 кг/см2.

Таблица 1. Расчётные сопротивления грунтов

Теперь получаем, что для грунтов — суглинков с расположением грунтовых вод на глубине промерзания менее расчётной, следует планировать расположение фундамента, для наружных стен, на глубину не менее рассчитанной, т.е. 1,1 м .

Внутри помещения грунт не промерзает (если конечно вы не будете оставлять дом зимой без отопления), по этому фундамент под стенами можно устраивать глубиной 0,5 м.

Если вы планируете под домом сделать подвальное помещение, чтобы вода не просачивалась сквозь стены, следует поднять отметку дома и пола так, что бы грунтовая вода располагалась ниже пола подвала. Кстати такое решение позволяет наиболее правильно пустить в дело грунт котлована фундамента и подвала, сделав подсыпку, вокруг цоколя здания. Это позволяет отвести воду атмосферных осадков от жилища.

РАСЧЁТ НАГРУЗКИ ДЛЯ ЛЕНТОЧНОГО ФУНДАМЕНТА.

Произведём расчёт нагрузки Рсум суммарного влияния сил на 1 пог. м. грунта в основании ленточного фундамента в плоскости 1-1 подверженном наибольшим нагрузкам (рис.1). Это давление будет складываться из всех действующих нагрузок – снежной, кровли, уличной стены, пола, если он связан с фундамента и собственного веса фундамента.

Нагрузка, создаваемая весом снега Pсн:

Pсн = Sg x Fs x K

где Sg – нормативный вес снежного покрова, ( рис. 2, для Владимирской области 180 кг/м2);

Fs – грузовая площадь, действующая на 1 пог.м фундамента, Fs = 3,3 м2 ( рис. 1, заштрихованная часть);

K – коэффициент, зависящий от угла наклона крыши (при наклоне крыши 20 градусов К =1,0 табл. 3)

Pсн = 180 x 3.3 x 1,0 = 594 кг.

Рис. 2 Карта нормативных весов снегового покрова на территории СНГ, кгс/м2,

Таблица 3. Коэффициенты Ксн, характеризующие снеговую нагрузку в зависимости от уклона крыши.

Крыша создаёт нагрузку Pкр:

Pкр = Sук x Fs

где Sук — вес 1 м2 проекции крыши (по табл. 4 равен 50 кг/м2);

Fs – грузовая площадь, влияющая на 1 пог. м ленточного фундамента, Fs = 3,3 м2 ( рис. 1, заштрихованная часть);

Pкр = 50 x 3,3 = 165 кг.

Таблица 4 Вес 1 м2 горизонтальной проекции крыши Рук

Нагрузка от чердачного перекрытия Рч:

Рч = S ун x Fч

Где S ун — вес перекрытия (табл. 5 , 100 кг/м2 – балки из дерева с минеральным утеплителем);

Fч — грузовая площадь чердачного перекрытия дома (1,8 м2),

Рч = 100 x 1,8 = 180 кг.

Таблица 5. Вес 1 м2 перекрытия Рун пролётом до 4,5 м

Определяем нагрузку, создаваемую наружной стеной на ленточный фундамент Рнс:

Рнс = Рст x Fs

Где Рст — вес 1 м2 стены, (по табл. 6 230 кг; 1 м2 стены блоков D 600 300*400*600 — 230 кг ( вес блоков в 1 м2 — 195 кг плюс масса раствора — 35 кг), общий вес 1 м2 стены 230 + 230 = 460 кг);

Fs — площадь 1 пог. м стены, равна 2,8 м2 (высота стен от цоколя 2,8 м).

Рнс = 460 x 2,8 = 1288 кг.

Примем нагрузку от пола веранды 100 кг.

Таблица 6. Удельный вес 1 м2 стен Рус

Нагрузка, создаваемая собственным весом ленточного фундамента Рф:

Рф = Fуф x Vф

Где Fуф — удельная масса фундамента, ( по табл.7 2400 кг/м3);

Vф — объём 1 пог. м фундамента в плоскости 1-1 (рис. 1 , равен ширине блока + ширина кирпича + 3-4 см зазор — 0,46 м, умноженная на высоту фундамента 1,6 м (1,1 м в грунте + 0,5 м цоколь), 0,45 x 1,6 = 0,736 м3;

Рф = 2400 x 0,736 = 1766 кг.

Таблица 7. Удельный вес 1 м3 фундаментов Fуф

Итого получаем, что все силы на 1 пог. м, в плоскости 1-1 создают давление на землю в области подошвы фундамента (складываем все нагрузки):

Рсум = 594 + 165 + 180 + 1288 + 100 + 1766 = 4093 кг.

Определим площадь 1 пог. м основания фундамента. Для уменьшения действия на фундамент сил касательного морозного пучения, необходимо выполнить наружную стенку фундамента с уширением к подошве фундамента 1:10, это добавляет 10 см к ширине подошвы фундамента. Итак, размер фундамента в основании равен ширине стены плюс 10 см, то есть 0,46+0,1=0,56. Площадь опоры 1 пог. м фундамента 5600 см2 (56 x 1000). Удельное давление на грунт будет 0,73кг/см2 (4093/5600). Нагрузка для ленточного фундамента с таким давлением допустима, она в три раза меньше расчётного 2кг/см2. Давление фундамента под стенами в других плоскостях будут в пределах допуска.

РАСЧЁТ НАГРУЗКИ ДЛЯ СТОЛБЧАТОГО ФУНДАМЕНТА.

На примере этого же дома произведём расчёт нагрузки для столбчатого монолитного фундамента,( рис. 3). Для кирпичных стены, между столбами фундамента расстояние обычно принимают 1,5 -2,5 м. Уменьшая эти значения, столбчатый фундамент становится ленточным, а при увеличении, возникает нехватка опорной площади фундамента.

Столбы фундамента устанавливают по углам здания, в точках пересечения стен и в промежутках между ними. Под стенами расстояние между столбами фундамента примем 2,025 м и 1,8 м, а под крыльцом и верандой 1,5 м. Внутреннюю стену оставим на ленточном фундаменте глубиной 0.5 м.

Железобетонный цоколь-ростверк примем шириной – 0,46 м. Низ ростверка следует расположить на 15 см ниже отметки отмостки. Ростверк получится высотой 0,65 м. Сечение столба фундамента принимаем 43 см x43 см, а площадку опоры сваи 70 см x70 см, при её толщине 30 см конструкция сваи будет выдерживать давление, при удельном сопротивлении грунта 2,0 кг/см2 примерно 10 т (70x70x2=9800 кг).

Рисунок 4. Вид элементов столбчатого фундамента в сечении 3-3.

1 — монолитная опорная площадка столба;

2 — нетронутый грунт;

3 — насыпной грунт;

4 — воздушная полость под ростверком, закрытая досками;

5 — железобетонный ростверк.

Формула для расчёта нагрузки Рсум.ст, создаваемое в грунте под столбом фундамента в плоскости 2-2 (рис. 3), такая:

Рсум.ст = (Рсум — Рф) x h + Мст + Мгр

Где Рсум — суммарная нагрузка на грунт от элементов здания на 1 пог. м, для ленточного фундамента, 4093 кг;

Рф — нагрузка от собственного веса ленточного фундаментом, 1766 кг;

h — шаг опор столбчатого фундамента, 2,025 м;

Мст — масса столба и части ростверка, Мст = V x p, где V — объём столбчатого фундамента с ростверком длиной 2,025 м, (объём ростверка 0,46×0,65×2,025=0,61 м3; объём столба фундамента 0,43×0,43×0,65=0,12 м3, где 0.65 = 1.1 — 0,15 -0,3; объём опорной площадки столба 0,70×0.7×0,3=0,15 м3) равен 0,88 м3. Масса столба, учитывая, что плотность железобетона 2400 кг/м3, составит 2122 кг (0,88×2400);

Мгр — вес грунта над опорной площадкой, 780 кг.

Складывая полученные величины, имеем общую нагрузку на подошву столбчатого фундамента:

2327*2,025+2122+780=7614 кг, это на 22% меньше расчётного значения (9800 кг).

Удельное давление на грунт получилось 1,55кг/см2 (7614/4900).

По итогам расчёта получили, что удельное давление на грунт от столбчатого фундамента находится в пределах расчётного сопротивления для суглинков 1,0-3,0 кг/см2 (табл. 6), но для запаса устойчивости фундамента, для приближения значения удельного давления на грунт к единице, увеличим размер опорной площадки столба до 0,8×0,8 и снова проверим расчётом.

Производя анализ расчёта нагрузок этих видов фундамента, следует заметить, что для столбчатого фундамента экономия бетона увеличивается до 50%, так же в 2 раза снижается объём земляных работ, расходы материалов на изготовление опалубки. Однако для столбчатых фундаментов необходимы большие затраты на производство и установку каркасов из арматуры, а так же мероприятия предотвращающие деформацию и повреждения ростверка в подвижных грунтах (устройство воздушных полостей под ростверком).

Используя расчёт нагрузки на фундамент вы самостоятельно определите на сколько здание устойчиво к нагрузкам для разных грунтов и типов фундамента.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector