Содержание, карта.

Расчет нагрузок на фундамент


Расчет нагрузки на фундамент

Как рассчитать нагрузку на фундамент, можно понять, изучив имеющиеся на многих строительных сайтах программы расчета. Чтобы использовать эти программы, необходимо выполнить сбор всех усилий, передаваемых со всего дома.

Расчет нагрузки на фундамент следует выполнять для выбора конструкции основания под здание, несущая способность которого позволит выдерживать вес всего сооружения и передать его на грунт. Правильно посчитанная нагрузка на фундамент обеспечит равномерные осадки здания и надежную службу постройки на весь период эксплуатации.

Исследование грунтов

От характеристик грунта зависит и выбор типа фундамента

В первую очередь на площадке строительства выполняются инженерно-геологические изыскания. В ходе этих работ изучают характеристики грунтов, которые будут воспринимать вес от здания. Также при выполнении этих изысканий определают глубину промерзания и наличие грунтовых вод на участке, выделенном под строительство.

Важными характеристиками, которые необходимо определить во время инженерно-геологических изысканий, являются прочность и несжимаемость грунтов. Также необходимо учитывать, что грунт бывает пучинистым и непучинистым. В первом случае обязательно фундамент должен быть спроектирован с установкой его подошвы ниже уровня промерзания.

Это позволит избежать выпирания грунта и давления его на фундамент.

Если под домом находятся скальные, обломочные или песчаные грунты, то заглубление фундамента ниже глубины промерзания не требуется. При залегании под зданием глины, супеси, суглинков и других материалов, которые могут в зимний период увеличиваться в объемах подошва обязательно должна находиться ниже глубина промерзания.

Ее можно определить для требуемого района по СНиП или другим нормативным документам.

Виды нагрузок на фундамент

Проектируя фундамент, рассчитайте постоянные и временные нагрузки

Нагрузка на фундамент — это расчет как постоянного, так и временного давления. Рассчитывать постоянные нагрузки необходимо с учетом используемого материала. Временные нагрузки определают по принадлежности тому или иному климатическому району в зависимости от того, где происходит строительство.

К постоянным величинам относятся нагрузки от:

  • стен;
  • перекрытий;
  • кровли;
  • мебели;
  • оборудования.

Для правильного их определения необходимо предварительно назначить размеры дома, его этажность, определить конструктивные решения и применяемые на основании этих решений материалы.

К временным показателям относятся нагрузки, которые возникают периодично в зависимости от времени года или от погодных условий:

  • снеговая нагрузка;
  • ветровая нагрузка.

Расчет усилий передаваемых от стен

Нагрузки на стены зависят от количества этажей и планируемой высоты потолков

Для определения нагрузки от стен необходимо высчитать такие параметры, как количество этажей, их высота, размеры в плане.

То есть нужно знать длину, высоту и ширину всех стен в доме и путем перемножения этих данных определить общий объем стен, имеющихся в здании.

Далее объем здания умножают на удельный вес материала, используемого в качестве стен, согласно приведенной ниже таблице, и получают вес всех стен здания.

Затем вес здания делят на площадь опоры стен на фундамент. Перечисленные действия можно записать в следующем порядке:

  1. Определяем площадь стен S=AxB, где S- площадь, A — ширина, В — высота.
  2. Определяем объем стен V=SxT, где V-объем,S-площадь, T- толщина стен.
  3. Определяем вес стен Q=Vxg, где Q-вес, V-объем, g — удельный вес материала стены.
  4. Определяем удельную нагрузку,с которой стены здания давят на фундамент ( кг/м2) q=Q/s, где s-площадь опирания несущих конструкций на фундамент.
Материал стенкПаКгс/м3
С использованием утеплителя на деревянном каркасе или на каркасе из легкого профиля, обшитого листовым материалом3300
Брус или бревно6600
Стены газобетонные6600
Шлакоблоки121200
Ракушечник151500
Пустотелый кирпич141400
Полнотелый кирпич181800

Расчет усилий, передаваемых от перекрытия

Перекрытия могут быть деревянными, монолитными, сборными из пустотных плит и металлическими. Расчет нагрузки на фундамент от перекрытий необходимо выполнить следующим образом: площадь перекрытия умножается на удельный вес материала,из которого оно изготовлено.

Удельный вес определяется по таблицам, имеющимся в СНиП и других нормативных документах, а также в документах, прилагаемых к материалам.

Нужно учитывать, что показатели веса одного кубического метра используемого материала могут отличаться в два раза, и больше. Так, например, вес одного кубического метра деревянного перекрытия, выполненного по деревянным балкам, составляет 100 кг, а такой же конструкции, но опирающейся на металлические балки — 200 кг. Вес 1 м3 пустотных железобетонных плит перекрытия будет равным 500 кг, а вес монолитного железобетонного перекрытия может быть равным от 1000 до 2500 кг.

Необходимо четко понимать, конструктивное решение, по которому будет выполнено перекрытие, и соответственно знать материалы, применяемые для выполнения этого решения.

Расчет усилий передаваемых от кровли

Кровля оказывает нагрузку на фундамент через опоры

Нагрузка от кровли перераспределяется на несущее основание через те конструкции, на которые кровля опирается. Для четырехскатной кровли их четыре, а двускатная кровля передает давление по двум несущим элементам.

Для определения значения давления кровли на несущее основание требуется отношение площади ее проекции к площади основания,на которое передается нагрузка от кровли, умножить на удельный вес кровельных материалов.

Удельный вес различных видов кровли, так же как и характеристики других материалов, можно найти в справочной или нормативной документации. Отличия веса используемого кровельного материала от аналогов не так значительны, как отличия веса материала, используемого для устройства перекрытий. Вес одного кубического метра кровельного материала составляет от 30 до 80 кг в зависимости от того, что используется: рубероид или керамическая черепица.

Расчет усилий, передаваемых от снега

Давление от снега передается на фундамент для дома вместе с давлением от кровли и через те же участки. Площадь крыши делится на рабочую площадь фундамента и умножается на удельную нагрузку от снега, которую определают по карте снеговых нагрузок в зависимости от региона строительства.

Эту карту можно найти в СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия» Приложение 5, карта 1.

Расчет усилий от внутренней отделки и полезной нагрузки

На данном этапе необходимо рассчитать вес всего материала, использованного при внутренней отделке помещений, и массулюдей, оборудования и мебели, а затем сумму этих значений разделить на площадь.

Расчет усилий, передаваемых от фундамента на грунт

Нагрузку фундамента на грунт можно определить, зная его размеры и удельную плотность материала, из которого он изготовлен. Удельная плотность материалов, применяемых при устройстве несущих конструкций, приведена в нормативных документах. О том, как рассчитать нагрузку на фундамент, смотрите в этом видео:

Порядок расчета следующий:

  1. Определяется объем фундамента умножением его высоты на толщину и на длину.
  2. Вычисляется масса умножением объема на плотность.
  3. Давление на грунт определяется делением массы на площадь основания несущей конструкции.

Расчет общего давления на грунт

Целью всех этих расчетов является подтверждение того, что усилия, передаваемые от здания на 1 см основания, не превышают предельно допустимого сопротивления грунта. Это значение можно определить, зная виды грунтов, залегающих под проектируемым сооружением.

Для того, чтобы дом в будущем не осел и не деформировался необходимо правильно рассчитать давление конструкции на грунт

Под действием давления здания на грунт происходит его сжатие и неравномерное оседание всего дома. В результате этого процесса в несущих конструкциях дома происходят деформации и появляются трещины.

Для предотвращения этих негативных последствий необходимо на стадии предпроектной подготовки правильно подбирать материал, учитывая его удельный вес, и выполнять качественный расчет давления несущих строительных конструкций на грунт основания.

Для получения общей предельной нагрузки и определения возможности устройства дома принятой конструкции суммируются все результаты сбора нагрузок и определяется ее большее значение, которое будет на тех участках, где передается давление с кровли.

Это максимальное значение должно быть меньше условного расчетного сопротивления грунта, определенного по СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений».

Как правильно рассчитать фундамент под частный дом? Расчёт опорной площади, размеров основания, арматуры и бетона

Расчет фундамента – это важнейший вопрос, с которого должно начинаться строительство. От правильности сооружения основания постройки в будущем будет зависеть ее долговечность, да и вообще безопасность проживания.

Полный расчет фундамента является достаточно сложной задачей, доступной только для специалистов, но упрощенный расчет дает возможность обеспечить необходимый уровень надежности.

В действующих нормативных документах изложены основные правила таких расчетов, что и следует учитывать при планировании частного строительства (смотрите: типы частных домов).

Принципы расчетов

Расчет фундамента строения включает определение таких важнейших параметров, как заглубление, площадь опоры на грунт, размеры основания. Он должен учитывать все определяющие факторы – геофизические характеристики грунта, климатические особенности, величины и направленность нагрузок, в том числе от веса всех элементов строения и самого фундамента.

Необходимые исходные данные следует брать у организаций, специализирующихся на геологических изысканиях, а также из проверенных источников.

Прежде чем приступить к строительству, необходимо определить потребность в бетоне, армирующих элементах и других материалах. Возведение фундамента нельзя останавливать на середине, а потому расчеты должны помочь правильно закупить нужное их количество.

Следует учитывать, что расчеты несколько различаются для разных типов фундаментов. Свои методики существуют для ленточных, столбчатых, плитных и свайных вариантов оснований. При отсутствии достоверных данных о состоянии грунта в месте закладки дома, придется проводить геологические исследования с привлечением специалистов.

Учет состояния грунта

Несущая способность грунта считается важнейшей характеристикой, определяющей тип и размеры фундамента. Она, прежде всего, зависит от его плотности и структуры. Оценить ее можно по сопротивлению нагрузкам – Rо, указывающей какая нагрузка на единицу площади допустима без его проседания (на поверхностном уровне). Выражается Rо в кг/см² и считается табличной, т.е. справочной, величиной.

Величина сопротивления зависит от пористости (плотности) почвы и ее увлажненности. В таблице ниже приведены значения этого показателя для наиболее типичных почв.

Значения сопротивления нагрузке для некоторых типов грунта:

Характер грунта Коэффициент пористости Ro , кг/см²
Сухие Влажные
Супеси 0,5 0,7 3,1 2,6 3,1 2,0
Суглинки 0,5 0,7

1,0

3,0 2,6

2,0

2,4 1,8

1,1

Глины 0,5 0,6 0,8

1,0

6,0 5,0 3,1

2,6

4,2 3,0 2,0

1,2

Достаточно высоким сопротивлением обладают гравийные и щебневые грунты – 4-5 и 4,4-6 кг/см², соответственно, в зависимости от глинистого или песчаного наполнения. Крупнозернистый песчаник имеет Rо 3,6-4,4 кг/см², песчаник средней зернистости – 2,6-3,4 кг/см², мелкозернистый песчаник – 2-3 кг/см² в зависимости от увлажненности.

С увеличением глубины залегания пласта меняется плотность грунта, а значит, и сопротивление нагрузкам. Его значение на разных глубинах (h) можно определить по формуле R=0,005R0(100+h/3).

При определении заглубления фундамента важную роль играют такие параметры состояния грунта:

  1. Уровень расположения грунтовых вод. Фундамент не должен доходить до водного пласта. Этот параметр часто становится определяющим для выбора типа основания. В частности, при высоком расположении вод приходится возводить плитный фундамент.
  2. Глубина зимнего промерзания грунта. Подошва фундамента должна располагаться на 30-50 см ниже уровня промерзания. Дело в том, что при замерзании грунт сильно вспучивается, что создает выталкивающую нагрузку на основание.
  3. Уровень залегания высокопучинистых пластов. Фундаментную подошву нельзя упирать в такой грунт, а значит, его следует пройти насквозь.

Заглубление фундамента частного дома обычно не рассчитывается, т.к. требует использования сложной методики. Его выбор осуществляется, исходя из указанных практических рекомендаций.

Расчет опорной площади

При выборе фундамента важно правильно определить минимально допустимую площадь его опоры на грунт. Ее можно вычислить по формуле S= γn · F / (γc · Rо), где:

  • γc – коэффициент эксплуатационных условий;
  • γn – коэффициент запаса надежности, принимаемый равным 1,2;
  • F – полная (суммарная) нагрузка на грунт.

Коэффициент эксплуатационных условий (условий работы) зависит от характера грунта и сооружения. Так, на глинистых почвах для кирпичных конструкций он принимается равным 1,0, а для деревянных – 1,1.

В случае песчаного грунта: γc равен 1,2 при больших и длинных строениях, жестких небольших домах; 1,3 – для любых маленьких построек; 1,4 – для больших не жестких домов.

Сбор нагрузок на грунт (F)

Вес сооружения

Основу расчета составляет нагрузка, возникающая от веса всех элементов сооружения, включая сам фундамент. Конечно, подсчитать точно массу всех конструктивных деталей достаточно сложно, а потому принимаются средние значения удельного веса, отнесенного к единице площади поверхности.

Стеновые конструкции:

  • каркасные дома с утеплителем при толщине стены 15 см – 32-55 кг/м²;
  • бревенчатый и брусчатый сруб – 72-95 кг/м²;
  • кирпичная кладка толщиной 15 см – 210-260 кг/м²;
  • стены из железобетонных панелей толщиной 15 см – 305-360 кг/м².

Перекрытия:

  • чердак, деревянное перекрытие, пористый утеплитель – 75-100 кг/м²;
  • то же, но с плотным утеплителем – 140-190 кг/кв.м;
  • напольное перекрытие (цокольное), деревянные балки – 110-280 кг/м²;
  • перекрытие бетонными плитами – 500 кг/м².

Крыша:

  • металлическая кровля из листа – 22-30 кг/кв.м;
  • рубероид, толь – 30-52 кг/кв.м;
  • шифер – 40-54 кг/кв.м;
  • керамическая черепица – 60-75 кг/кв.м.

Расчет веса сооружения с учетом приведенных удельных весов сводится к определению площади соответствующего элемента и перемножении ее на данный показатель. В частности, для получения площади стен надо знать периметр дома и высоту стен. При расчете кровли необходимо учитывать угол ската.

Вес фундамента и снеговая нагрузка

Площадь опоры сооружения определяется на уровне подошвы, а значит, в суммарной нагрузке на грунт необходимо учитывать еще и вес фундамента. Методика расчета зависит от его типа:

  1. Ленточный фундамент. Прежде всего, определяется заглубление (Нф), которое должно быть ниже уровня промерзания. Например, при уровне 1,3 м нормальное заглубление составляет 1,7 м. Затем, определяется периметр ленты (Р), как 2(а+в), где а и в – длина и ширина дома, соответственно. Ширина ленты (bл) выбирается с учетом толщины стены. В среднем она составляет 0,5 м. Соответственно, объем ленточного фундамента V=P x bл х Нф. Умножив его на плотность армированного бетона (в среднем 2400 кг/м³), получим расчетный вес ленточного фундамента.
  2. Столбчатый фундамент. Расчет ведется на каждую опору. Вес одного столба определится, как произведение плотности бетона на объем заливки (V=SxНф, где S – площадь столба). Кроме того, обязательно учитывается вес ростверка, который рассчитывается аналогично ленточному фундаменту.
  3. Для определения веса монолитной бетонной плиты вычисляется ее объем (V=SxНф, где S – площадь плиты). Заглубление обычно составляет порядка 40-50 см.

В зимнее время нагрузка на грунт может значительно увеличиться за счет скопления снега на кровле. Принято считать, что при скате кровли с углом более 60 градусов, снег не накапливается, и снеговую нагрузку можно не учитывать.

При меньшем угле наклона крыши учитывать ее необходимо. Многолетние наблюдения дают такие параметры этой нагрузки:

  • северные районы – 180-195 кг/м²;
  • средняя полоса РФ – 95-105 кг/м²;
  • южные регионы – до 55 кг/м².

После определения всех указанных весовых параметров можно приступить к расчету минимальной площади подошвы по вышеприведенной формуле. Полная нагрузка на грунт (F) определится, как сумма веса стен, перекрытий, кровли, фундамента и снеговой нагрузки.

При расчете столбного и свайного фундамента суммарная нагрузка делится на количество опор, т.к. ростверк равномерно распределяет ее на опоры.

Расчет потребности в бетоне

Работы по заливке бетона нельзя останавливать, не закончив их полностью. Для этого важно правильно оценить потребность в нем. Расчет необходимого количества проводится с учетом типа фундамента:

  1. Ленточный вариант. Порядок расчета можно рассмотреть на примере. Фундамент делается для дома размером 6х8 м. Глубина промерзания грунта составляет 1 м, а потому заглубление выбираем 1,4 м. Ширина ленты (уточненная по расчету минимальной площади опоры) – 0,5 м. Объем фундамента составит V=PxbлхНф, т.е. (2х6х8)х1,4х0,5=67,2 м³. Рекомендуется взять запас порядка 8-10 процентов. Окончательно, для данного фундамента потребуется 74 м³ бетона.
  2. Столбчатый тип. Если опора имеет прямоугольное сечение, то площадь ее определится, как произведение двух сторон. При возведении столба круглой формы применяется известная формула расчета окружности S=3.14R2, где R – радиус столба.
  3. Плитный фундамент. Объем определяется по формуле для правильного параллелепипеда, т.е. V=axbxHф, где а и b – размеры сторон плиты (м). Например, для дома 6х8 м при заглублении 0,4 м объем составит 19,2 м³.

Несколько сложнее учесть дополнительную потребность в бетоне при формировании ребер жесткости на плитном основании. Они изготавливаются обычно с шагом 2 м, причем по краям они располагаются обязательно.

Для выбранного примера количество ребер по длине составляет 4, а по ширине 3. Общая длина этих элементов составит (8х4)+(6х3) =50 м. Наиболее характерная ширина и высота ребра – 0,1 м. Следовательно, общий дополнительный объем бетона составит 50х0,1х0,1=0,5 м³.

Расчет потребности арматуры

Перед началом работ важно правильно оценить и потребность материалов для обеспечения армирования фундамента. Расчет проводится следующим образом.

Ленточный фундамент

Для него обычно используется 2 горизонтальных ряда стальной арматуры периодического профиля диаметром 10-14 мм.

Для вертикальной и поперечной увязки можно применять гладкие стержни диаметром 8-10 мм.

Связка стержней между собой обеспечивается стальной вязальной проволокой.

Пример расчета для дома 6х8 м. Общая длина фундамента – 28 м. Для продольного армирования используется арматура диаметром 12 мм, и она укладывается по 2 штуки в каждом ряду (в сечении – 4 штуки). Стандартная длина стержней – 6 м.

При соединении применяется нахлест в 0,2 м, а стыков потребуется на 28 м не менее 5. Для горизонтальной армировки нужно 28х4=112 м. Дополнительно, на нахлесты – 5х4х0,2=4 м. Общий итог – 116 м.

Для вертикальной увязки нужны стержни диаметром 8 мм. При высоте фундамента 1,4 м длина каждого стержня составит 1,2 м. Устанавливаются они с шагом 0,6 м, т.е. количество стержней на всю длину 2х28/0,6=94 штуки.

Общая длина составит 94х1,2=113 м. В поперечном направлении связка обеспечивается в тех же точках. При ширине ленты 0,4 м длина каждого стержня составляет 0,3 м. Потребность определится, как 94х0,3=29 м. Общая потребность в арматуре диаметром 8 мм составит 142 м.

Потребность в вязальной проволоке определяется по количеству узлов. В одном сечении их 4 штуки, а общее количество 4х28/0,6 =188. Для одной связки потребуется порядка 0,3 м проволоки. Суммарная потребность – 0,3х188=57 м.

Расчет онлайн размеров, потребности арматуры и бетона

Столбчатый

Арматура устанавливается в вертикальном положении (стержни диаметром 10-12 мм), увязанные в поперечном сечении стержнями диаметром 6-8 мм. на один столб требуется 4 основных стержня, а увязка производится в 3-х местах.

В рассматриваемом примере (заглубление 1,4 м) для одного столба нужно 4х1,4=5,6 м арматуры периодического профиля диаметром 10 мм. Для поперечной увязки используются стержни длиной 0,3 м.

Их общая потребность 3х4х0,4= 4,8 м. Вязальной проволоки нужно 3х4х0,3 м=3,6 м.

Онлайн расчет размеров, потребности арматуры и бетона

Плитный

Обычно армирование производится из стальных стержней диаметром 6-8 мм, уложенных в виде сетки в один ряд. Шаг укладки составляет 0,3 м. Для дома 6х8 м потребуется по ширине 6/0,3=20 стержней, а по длине – 8/0,3=27 штук.

Общая длина составит (27х6)+(20х8) =382 м. Количество пересечений стержней – 27х20=540, т.е. вязальной проволоки нужно 540х0,3=162 м.

Калькулятор онлайн размеров, а также потребности арматуры и бетона

Правильная заготовка материалов позволяет избежать проблем при строительстве. При покупке их стоит учитывать наличие строительных навыков. Отсутствие опыта может приводить к незапланированным отходам.

Строительство фундамента любого типа требует проведения расчетов. Без учета реальных нагрузок и состояния грунта невозможно обеспечить надежную его конструкцию.

Несоответствие его размеров нагрузкам может привести к проседанию сооружения, а то и к его разрушению. Точный расчет могут провести только специалисты, но необходимый оценочный расчет способен осуществить любой человек.

Рассчитать ленточный фундамент своими руками

Наиболее популярны в частном строительстве ленточные фундаменты. Они могут использоваться под разные дома на различных типах грунтов, расчет их можно сделать своими руками. Для этого не нужны знания высшей математики или сопромата. Есть метод, при котором все просто, правда, громоздко: придется собирать много данных. Этот расчет ленточного фундамента называется «по несущей способности грунта». Но предварительно вам нужно будет собрать нагрузки от дома: рассчитать какая масса будет приходится на каждый квадратный метр (сантиметр) основания. Затем, подбирая ширину подошвы фундамента, выбрать оптимальную ее ширину.  

В этой статье описан метод расчета параметров ленточного фундамента (ширины) по несущей способности грунтов

Метод расчета

Ленточный фундамент можно рассчитать двумя способами: по несущей способности грунтов под подошвой и по их деформации. Более прост первый способ. Его и рассмотрим.

Мы точно знаем, что первым строится фундамент. Но проектируется он в последнюю очередь. Его задача передать нагрузку от дома. А ее мы будем знать лишь после того, как определимся с типом всех строительных материалов и их объемов. Так что до начала расчета фундамента необходимо:

  • начертить план всего здания со всеми простенками;
  • решить, нужен или нет подвал, и какой он должен быть глубины, если нужен;
  • знать высоту цоколя и материал, из которого он будет сделан;
  • определиться с типом и толщиной используемых материалов для утепления, ветрозащиты, гидроизоляции, отделки как внутри, так и снаружи.

По всем используемым во время стройки материалам нужно найти их удельный вес. Желательно составить таблицу: работать будет проще. Только после этого можно приступать к расчету.

Для расчета ленточного фундамента вам понадобится проект с подробным указанием используемых материалов и их толщины

Ленточный фундамент чаще всего делают монолитным или сборным бетонным. Намного реже сегодня делают кирпичные или бутобетонные ленты: они менее надежны, но при этом для их строительства требуется большее количество материала, хотя стоимость его может быть меньше.

Условно расчет ленточного фундамента можно разбить на несколько этапов:

  • Определение нагрузки на фундамент.
  • Выбор параметров ленты.
  • Корректировка в зависимости от условий.

Теперь обо всех этапах подробнее.

Сбор нагрузок на фундамент

На этом этапе суммируется масса всех строительных материалов, которые используются для строительства:

  • стен — внешних и внутренних (берется площадь общая, не учитывая вырезы на двери и окна);
  • перекрытий пола и материалов для него;
  • потолка и потолочного перекрытия;
  • стропильной системы и кровельных материалов;
  • лестниц и других внутренних элементов дома;
  • наружной тепло- ветро- изоляции и отделки;
  • цоколя и фундамента (для начала — ориентировочно);
  • крепежа (гвозди, саморезы, шпильки и т.д.)

    Таблица усредненных нагрузок от разных типов узлов дома. ее можно использовать на предварительном этапе — когда вы оцениваете примерный уровень затрат

Как уже говорили, к этому моменту уже должен быть готов план здания с более-менее точными размерами. Расчет массы используемых строительных материалов несложен: находите площадь, на которой он будет расположен, умножаете на удельный вес, получаете массу.

Если рассчитываемый элемент прямоугольный, его площадь находите, перемножив длину сторон. Если считаете в метрах, получаете м2. Умножив на толщину материала в тех же единицах (в метрах) получаете объем в кубометрах — м3. Так работать будет удобнее: большая часть удельной массы стройматериалов дается в килограммах на кубометр (кг/м3). Перемножив найденный объем с удельным весом материала получаете массу материала для этой плоскости.

Пример расчета массы стены

Чтобы стало понятнее, приведем пример. Посчитаем сколько весить будет стена из профилированного соснового бруса 150*150 мм, с обшивкой из липовой вагонки толщиной 14 мм, обрешетка из соснового бруска 50*20 мм. Стена длиной 4 м и высотой 2,8 м.

Удельный вес закупленного соснового бруса (может быть разным) 570 кг/м3, вагонки 530 кг/м3, бруска 510 кг/м3.

Пример расчета нагрузки стены

Площадь стены: 4 м * 2,8 м = 11,2 м2.

Объем бруса в стене будет 11,2 м2 * 0,15 м (толщина бруса) = 1,68 м3.

Умножив объем на удельный вес бруса, получим массу стены: 1,68 м3 * 570 кг/м3 = 957,6 кг.

Теперь находим объем вагонки на стене: 11,2 м2 * 0,014 м (толщина вагонки) = 0,16 м3.

Сколько весит вагонка узнаем, умножив ее удельный вес на объем: 0,16 м3 * 530 кг/м3 = 84,6 кг.

Количество обрешетки считают по-другому: определяем сколько планок прибивается. Мы будем прибивать обрешетку вдоль с шагом 60 см. Получится 5 планок длиной 4 м. Погонных метров всего будет 20. Теперь находим объем: 20 м.п. * 0,05 м * 0,02 м = 0,02 м3.

Теперь находим массу обрешетки: 0,02 м3 * 510 кг/м3 = 10,2 кг.

Теперь находим массу всех материалов для стены: 957,6 кг + 84,6 кг + 10,2 кг = 1052,4 кг.

Думаем, принцип понятен. Но считать так каждую стену долго. Дальше можно сделать проще: определить, сколько весит один квадратный метр стены, затем найти площадь всех стен, имеющих такую же отделку и получить общую их массу.

Мы рассчитали, что масса стены площадью 11,2 м2 будет 1052,4 кг. Получается, что один квадрат весит 1052,4 кг / 11,2 м2 = 93,96 кг/м2.  Теперь посчитав, площадь всех стен с такой отделкой, можем найти их общую массу. Пусть общая их площадь 42 м2. Тогда весить они будут 42 м2 * 93,96 кг/м2 = 3946,32 кг.

По такой методике находите массу всех перечисленных элементов. Если они имеют сложную геометрию, разбиваете их на простые фигуры и так определяете площадь. С остальным проблем быть не должно.

Полезная нагрузка дома

Кроме стройматериалов на фундамент будет давить вся обстановка в доме: мебель, техника, люди и т.д. Считать все это очень уж долго, так что при планировании принимают, что на один квадратный метр площади полезная нагрузка  составляет 180 кг/м2. Чтобы узнать общую полезную нагрузку дома, его площадь (всех этажей) умножаете на эту цифру.

В общую нагрузку от дома необходимо добавить нагрузку от всех предметов интерьера, техники и т.д.

Снеговая нагрузка

В большинстве регионов необходимо еще учитывать нагрузки на фундамент от снега. Снеговые нагрузки определены по регионам (смотрите фото), их значения приведены в таблице.

Снеговые нагрузки по России (для увеличения размеров картинки щелкните по ней правой клавишей мыши)

Но так как кровли разные, а них скапливается разное количество снега. Потому в зависимости от угла ската применяются коэффициенты:

  • угол наклона меньше либо равен 25° — коэффициент равен 1 (снеговая нагрузка берется из таблицы без изменений);
  • угол наклона больше либо равен 60° — коэффициент равен 0 — снеговая нагрузка не учитывается.

Во всех остальных случаях (угол наклона кровли от 25° до 60°) значения выбирают от 0 до 1 (строят график и по нему определяют коэффициент).

Как рассчитать снеговую нагрузку на кровлю? Вы нашил свой регион, знаете среднюю нагрузку на квадрат кровли, определили коэффициент. Теперь необходимо общую площадь кровли умножить на все эти цифры.

Снеговые нагрузки по Украине (для увеличения размеров картинки щелкните по ней правой клавишей мыши)

Пример: пусть снеговая нагрузка в регионе 180 кг/м2, общая площадь кровли 65 м2, коэффициент учета угла ската кровли 0,82 (угол наклона около 30°). Находим снеговую нагрузку: 65 м2 * 180 кг/м2 * 0,82 = 9594 кг.

Эту нагрузку необходимо будет добавить к массе дома и его полезной нагрузке.

Расчет ленточного фундамента: определяем ширину подошвы

При расчете ленточного фундамента необходимо будет определить два его параметра:

  • глубина заложения + высота цоколя = высота;
  • ширина ленты;

Третий — длина — известен. Это сумма длин всех стен, под которыми будет закладываться фундамент.

Глубина заложения во многом определяется в зависимости от типа находящихся под подошвой грунтов. Общие рекомендации можно найти в таблице, а описание определения глубины заложения  читайте в статье «Какой глубины должен быть фундамент».

Таблица с рекомендуемой глубиной заложения фундамента в зависимости от типа грунта и уровня подземных вод (для увеличения размеров картинки щелкните по ней правой клавишей мыши)

Пусть мы примем, что глубина залегания фундамента для наших условий — ниже уровня промерзания грунта, высота цоколя — 20 см. Грунт промерзает в нашем регионе на 1,4 м. По рекомендациям фундамент должен находится на 15 см ниже уровня промерзания. Получаем общую высоту: 1,4 м + 0,2 м + 0,15 м = 1,75 м.

Теперь нужно рассчитать ширину ленточного фундамента. Она зависит от расстояния, на котором находятся стены и материала, из которого будем его строить. Рекомендованные значения  приведены в таблице.

Выбираете ширину фундамента в зависимости от материала и расстояния между стенами (для увеличения размеров картинки щелкните по ней правой клавишей мыши)

Расчет нагрузки на фундамент

Теперь нужно найти, с какой силой будет давить дом на фундамент. Для этого общую массу дома (масса всех элементов + полезная нагрузка + снеговая) делим на площадь фундамента.

Площадь ленточного фундамента находим умножив ее длину на выбранную в предыдущем пункте ширину. Потом общую нагрузку от дома делим на площадь фундамента в квадратных сантиметрах. Получаем удельную нагрузку на каждый квадратный сантиметр ленточного фундамента.

Пример. Пусть нагрузка от дома 408000 кг, площадь ленточного фундамента (длинна 4400 см, ширина 30 см)  — 132000 см2. Разделив эти значения, получаем: на каждый сантиметр давит 3,09 кг.

Теперь необходимо узнать, выдержат ли грунты под подошвой фундамента это значение. Любой грунт в состоянии выдержать какое-то давление. Эти значения просчитаны и занесены в таблицу. Находим тип грунта под подошвой фундамента (определяется геологическими исследованиями) и смотрим его удельную несущую способность.

Несущая способность грунтов — сравниваем найденную нагрузку от дома с нормативной для вашего грунта

Если несущая способность грунта больше чем нагрузка от дома, все выбрано правильно. Если нет, необходимо вносить корректировки.

Корректировка параметров

Если нагрузка, передаваемая через ленточный фундамент, для данных грунтов велика, выхода два: использовать при строительстве более легкие материалы или увеличить ширину ленты.

Изменение материала очень трудоемко: часто изменение одного материала тянет за собой цепочку изменений параметров целого ряда других. В результате расчет массы приходится переделывать. Потому чаще увеличивают толщину ленты в фундаменте. Этим увеличивается уменьшается удельная нагрузка. Но слишком широкий ленточный фундамент (шире 60 см), особенно глубокого заложения,  невыгоден экономически: большой расход материала и трудозатараты. В этом случае необходимо сравнивать стоимость нескольких типов фундамента.

Ширину монолитно-ленточного фундамента подбирают исходя из рассчитанной нагрузки от дома и несущей способности грунтов

Не забудьте после изменения ширины ленты пересчитать ее массу и соответствующим образом откорректировать массу строения.

О расчете арматуры для ленточного фундамента читайте тут. 

Как рассчитать кубатуру фундамента

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

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

Например, посчитаем объем фундамента для рассчитанной ранее ленты: длинна 44 м, ширина 30 см (0,3 м), высота 1,75 м.  Перемножаем: 44 м * 0,3 м * 1,75 м = 23,1 м3. Фактически расход, скорее всего, будет немного больше: порядка 25 кубов. На эту цифру и ориентируйтесь при заказе бетона.

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

Сбор нагрузок на фундамент

Схема ленточного фундамента

На стадии проектирования строительства жилого дома для правильного определения геометрических размеров фундамента в обязательном порядке выполняется сбор нагрузок, действующих на конструкции здания. От того, насколько точно будет выполнен расчет, зависит общая несущая способность дома или сооружения, его долговечность и прочность. По результатам расчетных данных подбирается площадь фундамента, его конфигурация, глубина расположения нижней отметки. Существуют нормативные строительные документы (СНиП), в которых четко описан принцип составления сбора нагрузок и их предельно допустимые значения.

Разновидность нагрузок

Конструкция фундамента находится под влиянием постоянных и временных нагрузок, значение которых зависит от многих факторов: климатического района застройки, видов грунтов основания, строительных материалов для основных конструкций стен, крыши, перекрытий.

Постоянные нагрузки

К постоянным видам нагрузок относятся:

  • Собственный вес конструкций здания.
  • Расчетные показатели давления грунтов на боковую поверхность ленточного фундамента.
  • Давление от грунтовых вод.

При выполнении расчетов усилия от постоянного веса считаются самым серьезным видом нагрузки.

Временная нагрузка

Конструкция здания может подвергаться периодическим временным нагрузкам, таким как:

  • Снеговая, показатель которой зависит от толщины снежного покрова в каждом конкретном регионе.
  • Ветровая, определяемая по таблице усредненных показателей розы ветров в данной местности.
  • Сейсмическая (для районов с повышенной сейсмичностью).
  • От веса мебели в помещениях и перемещения людей.

Показатели временных нагрузок можно найти в ДБН В.1.2-2 2006 «Нагрузки и воздействия» в разделе 6 по таблице 6.2.

Учет необходимых параметров

Влияние грунтового основания на фундамент

Для обеспечения надежности несущего основания необходимо грамотно и правильно произвести подсчет всех нагрузок от усилий и внешних факторов, влияющих на проектируемое здание.

Для успешного выполнения сбора нагрузок необходимо предусмотреть следующие параметры:

  1. Климатические условия места под застройку.
  2. Тип почвенных грунтов и их структурные особенности.
  3. Уровень горизонтальной линии грунтовых вод.
  4. Особенности конструкции здания, объема и вида материалов для строительства здания.
  5. Вид кровельной конструкции с материалами.

Все эти факторы служат исходными данными составления расчетной несущей способности ленточного фундамента.

Расчет несущего основания

Схема устройства ленточного фундамента

Расчет несущей способности ленточного фундамента можно производить двумя способами. Первый способ с применением сложных формул и точных расчетных показателей используют архитекторы и конструкторы при составлении проектной документации на строительство дома. Второй способ — более простой и понятный, рассчитанный на широкий круг желающих для самостоятельного подбора площади фундаментов. Этот вид расчета основан на использование таблиц с усредненными коэффициентами видов постоянных и временных нагрузок.

Глубина залегания

При проведении расчетов по сбору нагрузок на фундамент рекомендуется найти суммарный вес элементов конструкции и определить глубину залегания подошвы ленточной конструкции. Чтобы вычислить необходимую глубину залегания низа ленточного фундамента необходимо определить глубину промерзания грунта и сделать структурный анализ почвы. Для каждого региона существует свой показатель промерзания почвы, выведенный на основе длительных наблюдений и многолетнего опыта.

В строительстве принято закладывать ленточный фундамент на отметке ниже точки промерзания грунта.

Определение нижней отметки

Таблица 1. Глубина замерзания грунтов по регионам страны

Чтобы легче было понимать принцип сбора исходных данных, рекомендуется обратить внимание на конкретный примерный расчет сбора нагрузок на несущую фундаментную конструкцию с помощью таблиц усредненных коэффициентов.

Например, требуется найти проектную отметку расположения подошвы фундамента жилого дома, расположенного в городе Курск.

Таблица 2. Уровень промерзания почвы

Таблица помогает вычислить проектную глубину, на которой целесообразно размещать ленточный фундамент. Для выбранного участка строительства с глинистыми грунтами типа «супесь» искомое значение расположения нижней точки ленты фундамента равняет 3/4 табличного значения уровня промерзания грунтов.

Путем несложных арифметических вычислений определяется величина показателя:

120 см х 3/4 =120 см х 0,75 =90 см

Эта цифра показывает минимальную глубину заложения надежного фундамента, которая исключает риски деформации несущих конструкций из-за сезонных циклов замерзания и оттаивания почвы. По желанию застройщика, можно сделать и более заглубленный фундамент. Но и расчетной глубины, равной 90 см, будет вполне достаточно, чтобы получился прочный и надежный жилой дом.

Сбор нагрузок от кровельной конструкции

Расчетный коэффициент материала кровли для сбора кровельной нагрузки

Кровельная нагрузка от собственного веса равномерно распределяется на несущие стены дома. Например, если жилой дом оборудован стандартной классической двухскатной крышей, в этом случае она будет опираться на две боковые противоположные крайние стены. Для определения кровельной нагрузки такого вида кровли следует произвести необходимый расчет, который удобно представить в табличном виде:

Пример сбора кровельной нагрузки:

№НаименованиеЗначение
1Длина стороны крыши10 м
2Площадь кровли100 м2
3Материал покрытияЧерепица
4Коэффициент из таблицы70 кг/м2
5Расчет кровельной нагрузки100м2 /10м х70 кг/м 2 =700 кг/м2
Суммарный вес от крыши на ленточный фундамент составит: 700 кг/м 2.

Усилия от снежной нагрузки

В зимнее время толщина снежного покрова может достигать максимального размера, который составляет 250–450 мм.

Вначале необходимо найти показатель снеговой нагрузки по табличным данным карты среднего снежного покрова.

Таблица 3. Карта для определения показателя снеговой нагрузки

Так как снег равномерно распределяется по всей площади крыши, то показатель снеговой нагрузки напрямую зависит от площади кровли.

В примерном расчете кровля 2-х скатная с уклоном в 45 градусов. Длину одного ската крыши с уклоном 45 градусов определяем по формуле:

Длина cката = (Длина кровли /количество скатов кровли): косинус 45 градусов. Если подставить в расчет конкретные цифры примера, то получится следующие значения:

Длина cката = (10 м / 2): 0,525 = 9,52 м.

Теперь необходимо вычислить площадь кровли, которая зависит от длины ската, конька кровли и количества скатов крыши:

Площадь кровли = Длина cката х длина конька х количество скатов.

В нашем примере расчетная площадь кровли составляет:

S кровли=9, 52 метра х 10м х 2 =190, 4 м 2.

По справочной таблице 3 снеговой нагрузки находим средний коэффициент снеговой нагрузки для города Курск. Табличное значение составляет 126 кг/м 2.

Чтобы определить нагрузку от веса снега на ленточный фундамент необходимо знать площадь нагруженных стен фундамента: Р снега = (S кровли х коэффициент таблицы): S стен нагруженных фундаментов.

Крыша в нашем примере имеет два ската, значит, снеговую нагрузку воспринимают две стороны ленточного фундамента, длина которых составляет 10 м. Ширина ленточного фундамента 500 мм. Значит, площадь нагружаемых стен фундамента составляет:

(10м +10 м) : 0,5 м=10 м2.

В нашем примере снеговая нагрузка на фундамент составляет:

Р снега = (190,4 м2 х126 кг/м2): 10 м2=2399 кг.

Для удобства и наглядности все расчетные показатели удобно свести в таблицу, в которой видна вся цепочка промежуточных расчетов:

№Длина ската (уклон 45 град)9,52 м
1Площадь крыши190,4 м 2
2Снег, коэффициент для Курска126 кг/м 2
3Количество скатов2
4Площадь нагружаемых стен фундамента10м 2
5Снеговая нагрузка2399 кг
Расчетная снеговая нагрузка на конструкцию ленточного фундамента составляет 2399 кг.

Нагрузки от веса этажного перекрытия

Усилие в виде давления от веса перекрытий дома передается на несущие стены и фундамент, поэтому расчет этажных нагрузок находится в прямой зависимости от их суммарной площади.

Таблица 4. Усредненный вес перекрытия

В нашем примере, в жилом доме имеется два перекрытия – одно из деревянного массива, а второе монолитная железобетонная плита. По табличным данным 4 определяем искомые показатели и производим дальнейшие расчеты.

Нагрузка от перекрытия 1, выполненного из сборных железобетонных элементов:

Площадь перекрытия = 10 м х 10 м = 100 м .

По таблице 4 находится коэффициент веса железобетонных плит перекрытия, равный 500кг/м 2.

Вычисляем нагрузку от веса перекрытия: 100м2 х 500 кг/м 2=50000 кг.

Нагрузку от перекрытия 2 из деревянных конструкций определяем аналогичным путем: Площадь перекрытия=10 м х10 м=100м2.

Коэффициент веса деревянных конструкций по табличным данным равен 150 кг/м2. Расчетная нагрузка от деревянного перекрытия составляет: 100м2 ж150 кг/м 2 =150000 кг

Суммарный вес нагрузок от перекрытия составляет: 50000 кг +150000 кг=65000 кг

Площадь нагружаемых стен фундамента составляет 10м2 (расчет снеговой нагрузки).

Зная это значение, можно найти нагрузку от веса перекрытий на 1 м2 площади фундамента: 65000 кг: 10 м2=6500 кг

Суммарный вес перекрытий 6500 кг на 1 м 2.

Нагрузки от стен дома

Чтобы вычислить показатель от собственного веса стен дома необходимо знать их объем и общий вес, который зависит от вида применяемого материала для кладки стен. Составляется таблица, в которой легко и наглядно можно увидеть весь путь подсчета данных.

Таблица 5. Усреднённый вес стен.

Для расчета нагрузки от собственного веса стен здания необходимо выполнить следующие вычисления. Вначале определяем площадь стен здания. В нашем примере длина каждой стены составляет 10 м, высота 3 м. Находим периметр стен: Р = (10+10+10+10) м х 3 м=120 м2.

Для дальнейших расчетов потребуется значение объема стен здания. При толщине наружных стен 0,4 м объем стен составит:

V= 120 м2 х 0,4 м=48 м3. В качестве материала для стен используется пустотелый кирпич. В таблице усредненных показателей находим значение веса кирпича, равный 1400 кг/м3.Используя значение этого коэффициента и объема стен можно найти общую стеновую нагрузку: 48 м3 х1400 кг/м3=67200 кг.

Ширина ленточного фундамента составляет 500 мм. Периметр стен фундамента составляет 40 м.

Площадь стен фундамента:40 м х0,5 м=20м2.

Определяем стеновую нагрузку на 1 м2 фундамента: 67200 кг: 20 м2=3360 кг.

Результаты вычислений заносим в таблицу:

Сторона здания10 м  
Периметр40 мКоэффициент по таблице для кирпича1400 кг/м3
Высота стен3 мОбщий вес стен из кирпича67200 кг
Площадь стен120 м2Площадь стен фундамента при ширине 500 мм20 м2
Объем стен при толщине стен 400 мм48 м2Расчетная нагрузка на 1 м2 фундамента3360 кг

Сбор дополнительных усилий

Этот показатель учитывает собственный вес конструкции фундамента, который в виде равномерных нагрузок передается непосредственно на грунтовое основание. Для определения этого значения, необходимо знать объем фундамента и удельную плотность строительных материалов, из которых он изготовлен.

Таблица 6.Усредненный показатель плотности материалов

Для вычисления нагрузки от собственного веса ленточного фундамента используем значения предыдущих расчетов площади стен фундамента 20 м2 и отметки залегания фундамента 0,9 м. Определяем объем ленточного фундамента: 20 м2 х 0,9 м=18 м3.

По таблице усредненных показателей плотности материалов находим значение плотности фундамента из бетона на гранитном щебне, который равен 2300 кг/м3.Для определения нагрузки от собственного веса фундамента используем полученный объем стен фундамента и табличный коэффициент: 18 м2 х 2300 кг/м3 =41400 кг.

Чтобы узнать расчетную нагрузку на 1 м2 фундамента используется общая нагрузка от веса фундамента и площадь стен фундамента: 41400 кг: 20 м2=2079 кг/м2

Данные заносим в таблицу

№Площадь фундамента20 м2
1Отметка залегания низа фундамента0,9 м
2Объем фундамента18 м3
3Коэффициент плотности бетона2300 кг/м3
4Общая нагрузка на грунт41300 кг
5Расчетная нагрузка на 1 м2 фундамента2065 кг/м2
Общая суммарная нагрузка на грунт составит 2065 кг/кв.м.

Видеопример расчета фундамента: После учета показателей нагрузок от расчетных усилий на ленточный фундамент, принимается окончательное решение по габаритам конструкции опорной части жилого дома. При этом важно не превышать предельно допустимую суммарную нагрузку, которую способен выдержать фундамент.


Смотрите также