Допустимая нагрузка на почву от фундамента в местах основания столбов

Содержание

Расчет и сбор нагрузок на фундамент

Допустимая нагрузка на почву от фундамента в местах основания столбов

Чтобы дом был прочным и долговечным, придется позаботиться об устойчивости его фундамента.

Он должен правильно распределять вес постройки со всеми коммуникациями и обстановкой, а также сезонными колебаниями, на залегающие под ней слои земли.

Для оптимального подбора конфигурации и ширины основания обязательно надо провести расчет нагрузки на фундамент. Заключается он в определении суммарного значения, приходящегося на единицу площади земли и сравнении его со справочными цифрами.

Эти допустимые цифры называются несущей способностью грунтов или их удельным сопротивлением. Они зависят от типа почвы, а также степени ее рыхлости и насыщенности влагой.

Для точного установления этих свойств желательно выполнить исследования по геологии в месте будущей работы и найти в строительных нормативах соответствующие данные.

Впрочем, зачастую для приблизительных расчетов даже при профессиональном проектировании ее берут как 2 кг/см2.

Как определить

Нагрузки, действующие на грунты, классифицируются как постоянные и переменные. К первым относят:

  • вес всего здания Pд;
  • масса самого фундамента Pф.

Переменные воздействия складываются из:

  1. снеговых нагрузок на крышу дома Pсн;
  2. давления ветра на постройку Pв.

Расчет общей нагрузки на подошву фундамента состоит в суммировании всех перечисленных видов.

Чтобы подсчитать приблизительный вес дома Pд, придется вычислить массы всех слагаемых:

  • всех стен (и внутренних тоже), перекрытий;
  • окон, дверей;
  • кровли с системой стропил;
  • сантехники, вентиляционных и отопительных труб;
  • гидро- и пароизоляции, всей декоративной отделки;
  • лестниц, мебели и всех приборов;
  • крепежа;
  • предельного числа людей, одновременно проживающих в доме.

Усредненные значения масс строительных компонентов определяют в соответствующих отраслевых источниках, а их количество можно узнать из архитектурного проекта. Поэтому полная проверка возможна после окончательного согласования и составления сметы. Для предварительной оценки давления постройки на грунт можно воспользоваться формулой: общая площадь дома S, помноженная на 0,18 т/м2.

Глубина заложения

При определении снеговой нагрузки Pсн вычисляется площадь зимнего покрова, равная проекции домовой крыши, и умножается на принятое значение удельной нагрузки. Оно берется из справочной литературы для вашего региона.

Давление ветра Pв принимают также согласно нормам строительства зданий и сооружений высотой ниже 10 м или рассчитывают по выведенной эмпирически формуле: Pв=S*(40+15*h), где

S – площадь дома,

h – его высота.

Еще один способ для упрощенной оценки – принять ветровое действие на 1 п.м фундамента за 102 кН/м.

Определяем нагрузку от ленточного основания

Сила воздействия на почву самого фундамента зависит от его типа. Масса ленты подсчитаем по формуле:

Pфл= V*q, где

V – объем стен, площадь опоры Sф, умноженная на его высоту;

q — плотность материала, из которого заливались опоры, берется согласно СНиПам.

Суммируем все виды давления и делим на площадь основания:

(Pд+Pфл+ Pсн+Pв)/ Sф.

Полученные цифры удельной нагрузки здания должны быть ниже, чем допустимая величина сопротивления грунта. Причем чтобы компенсировать вероятные неточности подсчетов, разница нужна не менее 20–25%. В противном случае ширину опор лучше увеличить. В приведенном здесь порядке расчета подразумевается, что давление от постройки распределяется по всей площади основания равномерно.

Для получения более точных данных сбор нагрузок на ленточный фундамент проводится с учетом типов стен: являются ли они несущими, то есть на них опираются перекрытия, стропильная система крыши или лестница, или самонесущими, поддерживающими только собственный вес. Соответственно под каждую сторону закладывают опорные стены своей ширины и проверяют допустимые значения.

Бетонную монолитную плиту можно считать вариацией ленточного фундамента. Ее используют, когда хотят построить дом с полной гидроизоляцией подвала или на неустойчивых грунтах. Расчет нагрузки на плиту выполняется аналогично ленте.

Но кроме давления на почву, при заливке монолита важно принимать во внимание вероятные крены и деформации, а также распределенное напряжение в самом массиве. Сделать это самостоятельно довольно трудно.

Поэтому закладывать фундамент желательно с большим запасом, невзирая на увеличивающиеся затраты.

Рассчитываем нагрузку на столбчатый и свайный

При применении столбчатого или свайного фундамента полное воздействие от дома распределяется между всеми опорами. Площадь сечения одного столба Sс перемножается с его высотой H. Полученный объем умножается на плотность взятого материала q и на запланированное количество столбов N. То есть вес основания:

Pфc= Sс* H* q*N.

Причем суммарное сечение будет Sсо= Sс*N.

При делении общей массы здания на опорную площадь P/Sсо узнаем величину нагрузки на столбчатые сваи.

Если грунтовое давление получается выше допустимого, нужно менять параметры и расширять опорную площадь. В случае ленты – увеличивается ее толщина, а в проекте со столбчатым фундаментом – растет диаметр опор и их число. Разумеется, вес основания при этом изменится, а подсчеты придется провести заново.

При вычислении винтовых свай масса всего сооружения P делится на их количество N и подбираются подходящие изделия с требуемыми показателями прочности и длины, учитывая прочие геологические характеристики почвы.

Подводя итоги, еще раз перечислим этапы, которые нужны при расчете нагрузки на грунт.

  1. Тип и параметры фундамента выбираются исходя из требований проекта (наличия подвала, материала стен) и свойств почвы под будущим домом: уровня залегания внутренних вод, глубины промерзания и возможности морозного пучения.
  2. Рассчитывается вес здания, приходящийся на единицу длины опор.
  3. Сверяется полученная цифра с допустимым сопротивлением грунта. При необходимости корректируется площадь опор, а вычисление проводится вновь.
  4. По его результатам изменяются размеры основания.
  5. Считается толщина песчаной подушки под нижней подошвой.

Описанный здесь способ, как рассчитать нагрузку на фундамент с учетом удельного сопротивления почв, является довольно упрощенным. Он предназначен для проектирования загородных дач и коттеджей в 1–3 этажа. Если требуется полный и подробный расчет, а также прогноз сдвигов слоев земли, следует обратиться к профессионалам.

На что нужно обратить внимание

При строительстве затраты на заливку фундамента составляют 15–30% от общего бюджета. И чем глубже он закладывается, тем выше стоимость работ. По этой причине большинство застройщиков стараются поднять подушку как можно ближе к поверхности.

В этом случае становится принципиально важным верно рассчитать фундамент для дома и несущую способность почв. При неверной оценке со временем произойдет сжатие грунта и как следствие – опускание опор здания, чаще всего неравномерное.

Оно грозит появлением напряжения в стенах и трещин, вплоть до разрушения постройки.

Нужно также понимать, что процесс осадки фундамента неизбежен, однако его допустимая величина регламентируется нормами СНиПов. При правильном расчете для малоэтажных строений она не должна выходить за пределы 8–12 мм в зависимости от своих материалов.

Источник: http://stoneguru.ru/raschet-i-sbor-nagruzok-na-fundament.html

Расчет фундамента. Оценка сжимаемости грунта. Доступно о сложном

Допустимая нагрузка на почву от фундамента в местах основания столбов

О том как оценить сжимаемость грунта, рассчитать фундамент и даже выбрать правильные материалы для будущего дома.

Дмитрий Белкин

Дмитрий Белкин

Дорогие друзья!

Сегодня я хотел бы показать пример простых математических расчетов, которые очень могли бы пригодиться вам не только для расчета фундамента своего дома или сарая, но, также и для занимательного и веселого времяпровождения, особенно, если вы любите занимать свой пытливый и беспокойный ум расчетами в уме или на калькуляторе. Метод расчета фундамента, который приведен в этой статье, доступен абсолютно каждому.

Как и всегда, голые расчеты ничего не стоят без кропотливой и аккуратной проработки предметной области. Поэтому и в этой статье я не хотел бы эту предметную область обойти стороной.

Кроме того, именно для анализа предметной области я и пишу эту статью.

Собственно расчет фундаментов идет в качестве довеска к предметной области, как первый поцелуй двух школьников к двухчасовой прогулке на морозе.

Предварительные соображения (проработка предметной области)

Первое, что хотелось бы заметить, так это то, что я, на собственном дворе хожу по земле, и эта земля у меня под ногами не проваливается. Надеюсь, что и у вас такая же ситуация.

Причем, если ситуация другая, что вполне может быть, то ничего страшного! Нужно просто будет приводимые расчеты скорректировать. Дальше, я думаю, будет понятно, как именно. Но я лично не проваливаюсь.

От этого и будем отталкиваться.

Поскольку я на собственной земле стою и даже следов не оставляю, то из этого факта сразу следует вывод, что нагрузка, которую я оказываю на почву не достаточно велика для того, чтобы та деформировалась. Похоже, этот факт говорит о том, что почва у меня под ногами достаточно трудносжимаема для той нагрузки, которую я на нее оказываю.

Заметьте

Прозвучал очень важный термин, который используется при расчетах фундамента. Это термин “степень трудносжимаемости почвы”.

А какую я оказываю нагрузку на почву? Сейчас посчитаем

Нагрузка на почву, оказываемая обычным человеком

Для подсчета нагрузки нам надо посчитать площадь наших стоп. Причем не по ноге, а по обуви. Площадь прямоугольника считается умножением его длины на ширину. Но ноги у нас, как правило, не имеют форму прямоугольника. Нам придется это учитывать, особенно потому, что мы поставили себе цель не загружаться теорией, а провести расчет просто, весело и занимательно.

Так вот я беру свой ботинок и линейкой очень приблизительно (округляю в меньшую сторону) меряю длину и ширину, как если бы это был прямоугольник. У меня получилось длина 28 см, ширина 10 см. Это по минимуму. Площадь прямоугольника получилась 28*10 = 280 см2 или 0,028 м2.

При переводе мы помним, что в одном метре 100 сантиметров, а в одном квадратном метре – 10 000 (Десять тысяч) квадратных сантиметров. На сколько реальная площадь стопы меньше площади этого прямоугольника? На глаз не очень на много. Ну, скажем, на 20%. Ноги у нас две, и того получается общая площадь моей опоры на землю равна 280*2/20% = 448 см2 или 0,045 м2.

Мой вес составляет 75 кг (и мне было не просто его достичь). Таким образом, нагрузка, которую я оказываю на почву, равна 75/448 = 0,167 кг на см2.

А какую нагрузку на почву оказывают другие знакомые нам предметы?

Со мной все понятно. Я давлю на каждый см2 почвы весом в 167 грамм, и это совсем не много. Это позволяет мне не оставлять на почве глубоких следов. А вот мой автомобиль тоже не проваливается и тоже стоит во дворе и не оставляет на земле следов.

Какую же он оказывает нагрузку на грунт? У автомобиля 4 точки опоры, площадь которых подсчитать очень сложно. Как вы понимаете, опорой для автомобиля выступают так называемые “пятна контакта” резиновых колес с почвой. Как подсчитать площадь этих пятен – я даже не представляю.

Но приблизительно можно попробовать. Ширина колеса 205 мм. Я вот сейчас перекрещусь и буду считать, что пятно каждого колеса составляет прямоугольник 210 на 100 мм. Интересно, на сколько я ошибся? К тому же пятна передних колес, наверное, больше по площади пятен задних колес.

Вес автомобиля 1200 кг. Считаем…

  • Площадь одного пятна (в см): 21*10 = 210 см2
  • Площадь четырех пятен: 210*4 = 840 см2
  • Нагрузка автомобиля на почву: 1200/840 = 1.42 кг/см2

Вывод

Автомобиль давит на почву существенно сильнее, чем человек. Почти в 9 раз. Если автомобиль наедет вам на ногу одним колесом, то вам будет больно. Но, думаю не смертельно.

Может быть даже костей не сломает, если это будет заднее колесо. Но не думаю, что стоит пробовать.

Сказать по правде, у меня на дворе за 10 лет образовалась довольно глубокая колея от ворот гаража до ворот участка. Теперь понятно почему.

Переходим к расчету фундамента

Напомню, что все предыдущие и весьма занимательные вещи мы считали для одной только цели – рассчитать фундамент здания по той нагрузке, которую он будет оказывать на почву. Вопрос об определении степени трудносжимаемости грунта мы пока оставим в покое. Надо же понять сначала, с какой нагрузкой мы дело имеем.

Считать площадь опоры фундамента – одно удовольствие. Там все прямо и перпендикулярно. Считать вес дома – тоже особого труда не представляет. В любом случае можно прикинуть вес, а потом пару тонн добавить. На погрешности, на мебель и на себя любимых.

Для простоты расчетов возьмем простой прямоугольный дом 10Х10 метров. Причем домик наш будет стоять на фундаменте из бетонных блоков. Толщина фундамента 30 см. Высота фундамента вместе с цоколем составляет 1,5 метра. Стены нашего дома выложены из пенобетона плотностью 600 килограмм в кубе.

Толщина стен 20 см Коробка высотой 6 метров. Не забудем про фасады из тех же блоков – два треугольника высотой 4 метра. Стропилы и крыша из ондулина. На всякую сопутку типа балок для пола, половых досок и всего такого добавим полторы тонны. Это 2 куба дерева. Ну и как обещал, еще пару тонн на все про все.

Кстати, домик не маленький получается.

Собственно фундамент

  • Площадь основания (см2): (1000*4)*30 = 120 000 см2 (Сто двадцать тысяч)
  • Площадь основания (м2): (10*4)*0,3 = 12 м2
  • Объем (м3): 12*1,5 = 18 м3
  • Плотность бетонных фундаментных блоков: 2200 кг/м3 (это тяжелые блоки)
  • Вес фундамента: 18*2200 = 39 600 кг

Стены (коробка)

  • Площадь основания (см2): (1000*4)*20 = 80 000 см2 (Восемьдесят тысяч)
  • Площадь основания (м2): (10*4)*0,2 = 8 м2
  • Объем (м3): 8*6 = 48 м3
  • Плотность наших пенобетонных блоков: 600 кг/м3
  • Вес коробки: 48*600 = 28 800 кг

Треугольники фасадов (2 штуки)

Нас интересует только их вес. Треугольники у нас равнобедренные сложим их так, чтобы получился параллелограмм с основанием 10 метров и высотой 4 метра

  • Площадь основания (см2): 1000*20 = 20 000 см2 (Двадцать тысяч)
  • Площадь основания (м2): 10*0,2 = 2 м2
  • Объем (м3): 2*4 = 8 м3
  • Плотность наших пенобетонных блоков: 600 кг/м3
  • Вес обоих фасадов: 8*600 = 4 800 кг

Кровля

Площадь нашей кровли составляет примерно 130 м2. Я, когда считал, имел ввиду, что квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов (теорема Пифагора)
Вес ондулина по моим источникам всего 3,3 кг на квадратный метр. Итого вес кровли составит 130*3,3 = 429 кг.

Итого вес дома составит: 39600 + 28800 + 4800+ 429 + 3500 = 77 129 кг (Семдесят семь тысяч сто двадцать девять) или 77 тонн.

Нагрузка дома на почву

А вот теперь самое интересное. Будем рассматривать различные варианты фундаментов

Дом на ленточном фундаменте

Наш дом на простейшем ленточном фундаменте: 77129/120000 = 0,64 кг/см. Всего в 4 раза больше, чем человек на почву. И значительно меньше, чем автомобиль.

Дом на фундаменте с подушкой

Наш дом на фундаменте с подушкой (ширина фундамента увеличивается с 30 до 40 см) Будем считать, что вес дома не меняется. Тогда новая площадь основания составит: (1000*4)*40 = 160 000 см2 и нагрузка уменьшится до 77129/160000 = 0,48 кг/см. Всего в 2,8 раза больше, чем человек на почву.

А какая ширина должна быть у нашего фундамента, чтобы наш дом оказывал давление на почву не больше, чем человек среднего веса? Надо составить уравнение. 77129/4000*X = 0,167.
Отсюда Х = 77129/0,167/4000 = 115 см. Напомню.

Именно такова должна быть толщина основания фундамента нашего дома, чтобы он оказывал давление на почву не большее, чем человек.

Другими словами, если мы при этих условиях поставим наш дом на газоне, то дом даже не продавит дерн! Мы же не продавливаем, когда на газоне стоим?

ВНИМАНИЕ!!!!

В последнем примере мы не учли добавку веса дополнительной подушки к весу дома. Подушка в метр и 15 см шириной уже будет весить довольно много.

Если предположить, что толщина подушки 10 см, то площадь ее будет 4000*115 = 460 000 см2 или 46 м2. Объем ее будет 46*0,1 = 4,6 м3. Вес составит 4,6 * 2200 = 10 120 кг. Это довольно существенная прибавка к весу дома.

Так что для более точного расчета надо еще поиграть с числами и калькулятором.

Дом на фундаменте типа “плита”

А теперь давайте представим себе, что мы сделали не крутой, а очень крутой фундамент. Мы выкопали котлован, налили на его дне сплошную бетонную плиту, а на ней выстроили дом. Плита не толстая. Всего 10 см толщиной.

Пллощадь плиты: 1000*1000 = миллион квадратных сантиметров или 100 м2
Объем: 100*0,1 = 10 м3 и вес (бетон на щебне): 10*2200 = 22 000 кг. Это добавка к весу дома с фундамеитом
Нагрузка: 77129+22000/миллион = 0,1 кг/см2 (Нагрузка на землю человека 0,167 кг/см2)

Дом на столбчатом фундаменте

И напоследок давайте посчитаем нагрузку того же дома на фундаменте столбчатом. Здесь нам надо пересчитать все, что касается фундамента.

Будем считать, что от нашего полутораметрового фундамента остался только ростверк и цоколь. Итого 0,75 метра. Столбы будем использовать диаметром 30 см и длиной 2 м.

Столбы будут заполнены бетоном и расположены на расстоянии метра друг от друга. Таким образом, у нас будет (чтобы не заморачиваться) 40 (+-1) столбов

Вес цоколя и ростверка: 19 800 кг
Объем одного столба 0,14 м3. Вес 310 кг (округленно). Общий вес столбов 12 400 кг.
Вес фундамента 32 200 кг, а был 39 600 кг.
Вес дома стал 69 729 кг, а был 77 129 кг

Площадь одного столба 3,14*15*15 = 706,5 см2
Площадь опоры: 706,5 * 40 = 28 260 см2, а было 120 000 см2 (!!!)

Нагрузка на сантиметр: 69 729/28 260 = 2,46 кг/см2 (!!!!!!!), а было 0,64 кг/см2, то есть, почти в 4раза больше.

Вот во столько же раз увеличится и риск трещин и просадок.

Выкинем ростверк с цоколем. Будем жить на столбах, как куры на насесте. тогда дом станет весить на 20 тонн меньше и общий вес дома получится 49 929 кг и нагрузка станет всего-то 1,76 кг/см2, что, положа руку на сердце, тоже довольно много.

Существеннейшие выводы по расчетам фундамента

А выводы просто возбуждающе ошеломляющие.

  • Если отвлечься от сезонного пучения грунта, например, построить дом из дерева, то, сделав не слишком уж широкий фундамент, можно действительно обойтись вообще без фундамента, ибо нагрузка дома на грунт вполне сравнима с нагрузкой, которую на грунт оказывает вполне стройный мужчина.
  • У нас все-таки и дом великоват (три этажа) и фундамент тяжеловат (мы могли бы с таким же успехом использовать и пустотные бетонные блоки). И все равно даже такой дом можно строить на мелкозаглубленном ленточном фундаменте. К слову, вес фундамента можно легко уменьшить в 2 раза. Я там все по максимуму считал.
  • Нет абсолютно никакого смысла в строительстве фундаментой плиты, ибо цена строительства не сравнима с полученным эффектом. Вполне можно обойтись тем, чтобы поставить первый слой бетонных блоков поперек и устроить тем самым фундаментную подушку. А в большинстве случаев можно и без этого вполне обойтись.
  • Столбчатые фундаменты надо использовать с большой, просто огромной осторожностью, что я и писал в статье про этот тип фундаментов. Теперь, по крайней мере, понятно, что имелось ввиду.

Как измерить, или хотя бы оценить степень сжимаемости грунта

Полагаю, надо сделать некий щуп с площадью основания сантиметров 10 на 20 (200 см2) и нагрузить его хорошим весом. Скажем 200 кг. Тогда нагрузка на один сантиметр будет ровно 1 килограмм. После этого линеечкой, а лучше штангеном, конечно, померить, на сколько основание ушло в грунт.

Из полученной величины можно сделать вывод о трудносжимаемости грунта. И замеров надо сделать несколько и в разных местах, чтобы репрезентативность измерений сохранить и чтобы продажной девкой наш щуп никто не назвал бы. Причем основание щупа можно сделать меньше, чтобы меньше использовать вес.

Но при этом нужно глобально увеличить количество измерений, ибо грунт – сами понимаете, штука неравномерная и вполне может оказаться, что на большой площади наши замеры имеют довольно значительную погрешность.

Заметим, что в случае со строительством столбчатого фундамента вес надо не уменьшать, а увеличивать, причем значительно.

Но я, как принципиальный противник слишком уж научных методов в нашем с вами строительстве, предлагаю на эти чудо-приборы не заморачиваться, а оценивать трудносжимаемость грунта на глаз, то есть постояв, попрыгав и посмотрев, остаются ли после этого на земле следы.

Эпилог

Ну, конечно, я сделал некоторые допущения, о которых хотелось бы сказать. Так реально большой дом в два полных этажа обычно бывает с капитальной стеной. Эта капитальная стена добавит и веса нашему дому, но и площади основания. Разница получится не большая, но кому интересно – советую не пренебрегать проектом дома и все очень аккуратно считать.

https://www.youtube.com/watch?v=lgAJHgBSgdA

Материал по расчету фундаментов, который вы только что прочитали, может помочь не только в выборе и расчете фундамента, но также и в выборе и расчете материалов для фундамента и стен.

Удивительно, но деревянный дом не будет на на много легче пенобетонного. А использование полнотелых блоков в фундаменте вообще неоправдано. Опять же разброс в плотности фундаментных блоков тоже довольно велик.

Рекомендую интересоваться спецификациями производителей.

Надеюсь, что этот материал кого-то позабавил, кому-то открыл глаза, а кому-то и помог сделать правильный выбор.

Обожающий все десять цифр и их сочетания
Дмитрий Белкин

Статья создана 24.07.2012

Источник: https://belkin-labs.ru/articles/108/

Расчет нагрузки на фундамент

Допустимая нагрузка на почву от фундамента в местах основания столбов

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

Для расчета необходимо знать:

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

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

Попробуем рассчитать нагрузку на фундамент для одноэтажного дома, выполненного из полнотелого кирпича сплошной кладки, с толщиной стен 40 см. Габариты дома – 10х8 метров.

Перекрытие подвального помещения – железобетонные плиты, перекрытие 1 этажа – деревянное по стальным балкам. Крыша двускатная, покрытая металлочерепицей, с уклоном 25 градусов. Регион – Подмосковье, тип грунта – влажные суглинки с коэффициентом пористости 0,5.

Фундамент выполняется из мелкозернистого бетона, толщина стенки фундамента для расчета равна толщине стены.

Определение глубины заложения фундамента

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

Таблица 1 – Справочные данные о глубине промерзания грунта

Справочная таблица для определения глубины заложения фундамента по регионам

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

Таблица 2 – Зависимость глубины заложения фундамента от типа грунта

Зависимость глубины заложения фундамента от типа грунта

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

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

Расчет нагрузки кровли

Нагрузка кровли распределяется между теми сторонами фундамента, на которые через стены опирается стропильная система.

Для обычной двускатной крыши это обычно две противоположные стороны фундамента, для четырехскатной – все четыре стороны.

Распределенная нагрузка кровли определяется по площади проекции крыши, отнесенной к площади нагруженных сторон фундамента, и умноженной на удельный вес материала.

Таблица 3 – Удельный вес разных видов кровли

Справочная таблица — Удельный вес разных видов кровли

  1. Определяем площадь проекции кровли. Габариты дома – 10х8 метров, площадь проекции двускатной крыши равна площади дома: 10·8=80 м2.
  2. Длина фундамента равна сумме двух длинных его сторон, так как двускатная крыша опирается на две длинные противоположные стороны.

    Поэтому длину нагруженного фундамента определяем как 10·2=20 м.

  3. Площадь нагруженного кровлей фундамента толщиной 0,4 м: 20·0,4=8 м2.
  4. Тип покрытия – металлочерепица, угол уклона – 25 градусов, значит расчетная нагрузка по таблице 3 равна 30 кг/м2.
  5. Нагрузка кровли на фундамент равна 80/8·30 = 300 кг/м2.

Расчет снеговой нагрузки

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

Таблица — расчет снеговой нагрузки на фундамент

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

Расчет нагрузки перекрытий

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

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

Таблица 4 – Удельный вес перекрытий

Таблица расчет веса перекрытий и их нагрузка на фундамент

  1. Площадь перекрытий равна площади дома – 80 м2. В доме два перекрытия: одно из железобетона и одно – деревянное по стальным балкам.

  2. Умножаем площадь железобетонного перекрытия на удельный вес из таблицы 4: 80·500=40000 кг.
  3. Умножаем площадь деревянного перекрытия на удельный вес из таблицы 4: 80·200=16000 кг.

  4. Суммируем их и находим нагрузку на 1 м2 нагружаемой части фундамента: (40000+16000)/8=7000 кг/м2.

Расчет нагрузки стен

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

Таблица 5 – Удельный вес материалов стен

Таблица — Удельный вес стен

  1. Площадь стен равна высоте здания, умноженной на периметр дома: 3·(10·2+8·2)=108 м2.
  2. Объем стен – это площадь, умноженная на толщину, он равен 108·0,4=43,2 м3.

  3. Находим вес стен, умножив объем на удельный вес материала из таблицы 5:   43,2·1800=77760 кг.
  4. Площадь всех сторон фундамента равна периметру, умноженному на толщину: (10·2+8·2)·0,4=14,4 м2.

  5. Удельная нагрузка стен на фундамент равна 77760/14,4=5400 кг.

Предварительный расчет нагрузки фундамента на грунт

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

Таблица 6 – Удельная плотность материалов фундамента

Таблица — удельная плотность материало для грунта

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

Расчет общей нагрузки на 1 м2 грунта

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

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

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

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

Источник: https://StroyVopros.net/fundament/raschet-nagruzki-na-fundament.html

Расчет фундамента под дом из блоков: расход и масса материалов, вес здания с нагрузкой, расчет давления на грунт, вычисление опт

Допустимая нагрузка на почву от фундамента в местах основания столбов

В последнее время газосиликатные блоки стали популярны для индивидуального строительства домов.

Строительство дома из пеноблоков

Параметры дома

В расчетах речь пойдет про одноэтажный дом из газосиликатных блоков.

Размещение и площадь комнат по проекту вы можете посмотреть на фото.

Проект дома Планировка дома Дом в разрезе План фундамента

  • Жилая площадь – 64,9 м2;
  • Длина * Ширина * Высота стен: 9,1*8,8*6,3 м.
  • Площадь крыши – 123,5 кв. м.
  • Строительство будет проходить на глинистой почве в Киевской области.
  • Максимальный уровень промерзания земли – 90 сантиметров.
  • Грунтовые воды находятся на глубине 2 метра.

Фундамент для дома из арболитовых блоков: схема строения

Исходя из этих данных, зададим предварительные параметры под фундамент дома из блоков:

  • Толщина 30 см (не может быть меньше, чем толщина стен).
  • Высота 75 см.
  • Длина 44,9 м.
  • Площадь подошвы 13,47 м2.

Глубину заложения для вашего грунта можно определить с помощью этой таблицы:

Уровень заложения фундамента

Для того чтобы определить толщину фундамента, нужно рассчитать общую нагрузку дома вместе со всеми стенами, крышей, полом, мебелью и людьми.

Для этого вначале определим, какие материалы будут использоваться в проекте:

  • Ленточный монолитный фундамент из железобетона;
  • Цоколь высотой 25 сантиметров над уровнем земли из железобетона;
  • Несущие стены будут построены из газобетонных блоков для стен;
  • Внутренние стены в комнатах будут сделаны из межкомнатных газобетонных блоков;
  • Двойные окна из дерева. Входные двери металлические, внутренние – деревянные;
  • Двухскатная крыша с наклоном 28 градусов, её площадь 123,5 м2, перекрытия из дерева;
  • Кровельное покрытие – профнастил;
  • Утеплитель, гидроизоляция;
  • Фасад будет отделан штукатуркой;
  • Перекрытия пола – брус, черновой пол из половой доски;
  • Потолочное перекрытие из дерева;
  • В качестве цокольного перекрытия будут использоваться сборные пустотные плиты из бетона;

Расход и масса материалов

Внешний вид дома

  • Для фундамента и цоколя нам понадобиться бетон М150. Для вычисления расхода, сначала рассчитаем их общий объем. 0,3 м ширины умножим на 1 м высоты (с цоколем) и умножим на 44,95 м длины, получим объем ленты с цоколем 13,5 м2. Удельный вес железобетона составляет 2500 кг на кубический метр. Умножим объем предполагаемый объем фундамента на 2500 и получим его массу – 33,75 тонны.
  • Один газобетонный блок для наружных стен 30*20*60 см плотности Д500 весит 20 кг. Для несущей стены толщиной в один блок, нам понадобиться 660 таких блоков, с вычетом окон и дверей. Умножаем 660 на 20 и получаем 13,2 тонны.
  • Для внутренних стен блоки идут толщиной не 30, а 12 сантиметров, а также их плотность будет меньше – 300 кг на м3, итого масса одного элемента будет 4,35 кг. Отнимаем дверные проемы, и получаем 560 блоков, масса которых будет 2,4 тонны.
  • Массу дверей берем из сертификата производителя, в нашем случае на 2 стальных двери с коробками приходится 0,25 т.
  • Теперь вычисляем все элементы из дерева: внутренние двери, окна, пол, перекрытия, стропила и т.п. Чтобы сделать своими руками более точный расчет, вам нужно будет нарисовать эскиз или модель в 3д редакторе, и вычислить общий объем дерева. У нас этот объем составил 22,7 м3. Удельный вес дерева хвойных пород равен 500 кг на м3, поэтому наши лесоматериалы будут весить 11,35 т.
  • Преднапряженные бетонные плиты с круглотельными пустотами ПК 48.12.8 по ГОСТ 9561-91 для цокольных перекрытий имеют удельный вес 1,36 т/м3.Площадь перекрытий будет равна примерно 80,1 м2 (площадь дома). При стандартной толщине плит 22 см, их объем составит 17,6 м3, тогда масса будет равна 23,9 т (17,6 * 1,36).
  • Теперь вычислим объем облицовочного кирпича для цоколя, согласно ГОСТ 530-2007. Для начала вычислим площадь облицовки: умножим периметр стен на высоту цоколя 25 см: 35,8*0,25 = 8,9 м2. При кладке в ½ кирпича, на 1 квадратный метр с учетом швов понадобиться 51 кирпич, каждый весом 2 кг. Посчитаем массу всего кирпича: 51*8,9*2 = 908 кг. Также не забываем посчитать и вес раствора, на 1 м2 кладки его объем будет примерно 0,02 м3, итого: 8,9*0,02 = 0,178 м3. Цементно-перлитовый раствор весит 1,1 т/м3, поэтому его масса составит 0,196 т. Всего облицовка цоколя будет весить 1,1 т.
  • Узнаем вес профнастила для кровли площадью 123,5 м2. Для этого мы будем использовать профлист НС18 шириной 1 м, вес которого составляет 4,35 кг на погонный метр. С учетом нахлеста листов, нам понадобиться 140 м2 профнастила, то есть при нашей ширине это будет 140 погонных метра. Умножим 140 на 4,35 и получим массу кровельного покрытия 0,61 т.
  • Для пола мы будем использовать минеральную вату толщиной 10 см, удельный вес которой составляет 35 кг/м3. Умножаем площадь пола (80,1 м2) на толщину и удельный вес утеплителя, и получаем: 80,1*0,1*35 = 0,28 т. Крышу мы будем утеплять по чердачным перекрытиям этим же материалом, но толщина утеплителя будет не 10, а 20 см, поэтому чтобы узнать вес утеплителя для чердака, умножим вес напольного утеплителя на 2, получим 0,56 т. Итого общий вес утеплителя составит 0,84 т.
  • Для гидроизоляции мы используем рубероид в 2 слоя, общий вес которого составит 0,027 т (1 кг/м2 умножить на площадь фундамента и умножить на два слоя). На крыше будет применяться гидроизоляционная мембрана (плотность 940 кг/м3), её общий вес составит 0,069 т. Итого общая масса гидроизоляции составит 0,096 т.
  • Вес деревянных двойных окон берем из сертификата производителя, на 4 штуки будет 0,65 т.
  • Для штукатурки фасада понадобиться примерно 250 кг (0,25 т).

Вес здания с нагрузкой

Для расчета общей нагрузки дома на грунт, нужно прибавить к его весу снеговую и ветровую нагрузку, а также вес мебели:

  • Определим «мертвый» вес дома, для этого сложим массу всех элементов, описанных выше, и получим 88,4 тонны.

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/59962322a867314473337337/5a1e89d79d5cb3c356009850

Как рассчитать столбчатый фундамент?

Допустимая нагрузка на почву от фундамента в местах основания столбов

Фундаментное основание столбчатого типа представляет собой бетонную или металлическую раму (ростверк), опирающуюся на вертикальные столбы, заглубленные в грунт на определенную глубину.

Материалом для устройства столбов может служить железобетон, полнотелый глиняный кирпич, блоки, металлические трубы или бутовый камень. В нижней части каждой опорной колонны может быть предусмотрена более широкая подошва для увеличения площади опоры. Поперечное сечение вертикальных опор может быть круглым или квадратным.

Варианты столбчатых оснований.

Надежность фундаментной конструкции в значительной мере зависит от расчета столбчатого фундамента и правильного расположения опорных столбов, которые должны быть установлены:

  • под всеми углами здания;
  • в местах примыкания и пересечения стен;
  • на прямых участках ростверка не далее двух метров друг от друга.

Конструкция рамы ростверка должна служить опорой для всех несущих стен и перегородок. При большой длине здания следует предусмотреть дополнительные поперечные перемычки для обеспечения более надежной связи между продольными балками.

Требования к применению столбчатых оснований

Низкая стоимость конструкции с опорой на вертикальные столбы делает ее весьма привлекательной для частных застройщиков. Однако этот тип фундаментов имеет ряд ограничений по применению.

К неблагоприятным условиям для применения столбчатых оснований относят:

  • вероятность горизонтальной подвижности грунтов и боковые внешние нагрузки;
  • склонную к просадке или пучинистости почву;
  • высокий уровень грунтовых вод, которые не должны подходить к подошве ближе 500 мм;
  • глубина промерзания грунта более 1,5 м;
  • перепады высот на участке застройки больше 2-х метров;

Уменьшенная несущая способность позволяет использовать его только для каркасных домов, строительства легких жилых зданий из щитовых и деревянных материалов, а так же небольших бань, веранд, пристроек, хозяйственных сооружений и под каркасный гараж.

Удельный вес стенового материала для одноэтажных зданий не должен превышать 1000 кг/м3, а толщина стен — менее 400 мм. Применение тяжелых железобетонных перекрытий, балок и перемычек не допускается.

Для таких помещений как веранды, пристройки и флигеля, рекомендуется делать собственный фундамент. Вес их конструкций намного меньше самого жилого дома. Поэтому можно использовать более простую и дешевую конструкцию. Кроме того, такое отделение может значительно уменьшить общую площадь дома и приведет к другим расчетным результатам.

Исходные данные для проведения расчета

Для того, чтобы правильно выполнить расчет количества опор столбчатого фундамента, необходимо обладать информацией. К таким исходным данным для расчета относится:

  • отчет об инженерно-геологических изысканиях, включающий структуру поперечных разрезов почвы и данные о залегании грунтовых вод;
  • несущая способность грунта;
  • глубина промерзания и величина снегового покрова в данной местности, взятые из СП 131.13330.2012 «Строительная климатология»;
  • данные об удельном весе строительных конструкций, из которых будет построено здание, взятые из СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия».

Если вы решили не привлекать специалистов для проведения изыскательских работ, а сведений о геологии участка у вас нет, то потребуется выполнить изучение грунтов самостоятельно.

Для этого на участке застройки необходимо выкопать 2-3 шурфа на глубину не менее чем 0,5 метра ниже опорной подушки фундамента. Если при этом будет обнаружен влагосодержащий слой, то использовать для постройки столбчатый фундамент нельзя. Придется выбрать более дорогое основание.

Определение типа грунта своими руками.

Оценка несущей способности грунта

Природный состав грунта определяет его несущую способность и поэтому, после изучения геологических данных, необходимо выбрать из табл. 1-5 на стр.6 СНиП 2.02.

01-83 «Основания зданий и сооружений» данные о расчетном сопротивлении грунтов, соответствующих реальной ситуации. При этом следует учитывать, что приведенные числовые значения относятся к глубине заложения более 1,5 метра.

Подъем на каждые 500 мм вверх увеличивает это значение в 1,4 раза.

Таблица сопротивлений грунта (R).

Определение весовых нагрузок на фундаментное основание

Вес строительных конструкций здания, снегового покрова в зимнее время, инженерного оборудования и бытового оснащения является важнейшим определяющим фактором для расчета фундамента.

Можно попытаться выполнить расчет каждой отдельной конструкции по удельному весу составляющих ее элементов, но это очень большая и сложная задача.

В справочной литературе уже приводятся средние обобщенные данные, которые можно взять за основу. Вот некоторые из них:

  • стена из бруса при толщине 150 мм – 120 кг/м2;
  • бревенчатые стены 240 мм – 135 кг/м2;
  • каркасные стены с утеплителем толщиной 150 мм – 50 кг/м2;
  • пенобетонные блоки марки D600300 мм – 180 кг/м2;
  • междуэтажное перекрытие по деревянным балкам с утеплителем – 100 кг/м2;
  • такое же чердачное перекрытие с учетом утеплителя – 150 кг/м2;
  • бетонные пустотные плиты – 350 кг/м2;
  • эксплуатационная нагрузка перекрытий – 200 кг/м2;
  • кровля с покрытием из металлочерепицы – 30 кг/м2;
  • крыша с шифером – 50 кг/м2;
  • кровля с керамической черепицей – 80 кг/м2;
  • снеговая нагрузка для средней полосы России – 100 кг/м2;
  • для южных регионов – кг/м2.

При проведении расчетов так же следует учесть массу самого фундамента. Для этого следует определить его объем и умножить на средний удельный вес железобетона – 2500 кг/м2. Угол скатной крыши может уменьшить или увеличить указанную здесь величину при его изменении.

Вес строительных конструкций.

Общий расчет столбчатого фундамента

Выполнение расчета фундаментной конструкции основано на определении суммарной площади сечения всех опорных столбов фундамента (S). Она определяется как отношение общей массы здания (Р) к расчетному сопротивлению грунта (Ro) по формуле:

S = 1.4 x P/Ro, где 1,4 — это коэффициент запаса прочности.

При составлении предварительной схемы расположения фундаментных столбов была определена их расстановка и минимально возможное количество. Поэтому, разделив общую площадь сечения на число опор, можно получить размеры сечения каждого отдельного столбчатого фундамента под колонну.

Если размер колонн получился менее 400 мм, то следует принять этот минимальный размер. При необходимом сечении столбов более 600 мм, требуется увеличить их количество на схеме, изменяя расстояния между опорами на прямых участках таким образом, чтобы весовая нагрузка распределялась более равномерно.

Минимальная площадь опорной подушки должна превышать сечение столба в полтора раза при толщине 400 мм.

Подошва столба изготавливается из железобетона в опалубке с обязательным двухрядным армированием и подстилающим слоем из щебня толщиной не менее 100 мм.

Опирающаяся плоскость нижней части опоры должна находиться на 30-40 см глубже уровня промерзания грунта.

Источник: https://FundamentClub.ru/stolbchatyj/kak-rasschitat.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.