Расчет нагрузок на фундамент: что нужно учитывать, СНиП
Поэтапный расчет нагрузок на фундамент
Очень важным и ответственным моментом в строительстве считается закладка несущего основания.
Схема расчета нагрузок на фундамент.
На фундамент опираются все несущие конструкции. Чтобы избежать ошибок при глубине закладки, необходимо произвести расчет нагрузок и посчитать все на стадии проектирования.
Сбор всех нагрузок обеспечит длительный срок службы строения и отличную прочность.
Величина массы на грунт
Таблица расчета ленточного фундамента для дома.
В первую очередь считается вся тяжесть на грунтовое основание. Сюда входит масса постройки, мебель, количество людей, оборудование и временные тяжести (погодные условия). Чтобы произвести расчет площади опор, на которые будет ложиться постройка, считаются следующие параметры:
- тяжесть несущего основания;
- все материалы, которые планируется применять при строительстве, включая все отделочные работы;
- Характерные особенности грунтового основания.
Чтобы произвести расчет нагрузок, к примеру, на ленточный фундамент, необходимо учесть следующий сбор:
- несущая подошва;
- грунт выше подошвы;
- пол и лестница;
- цоколь;
- потолок;
- крыша;
- стены с внутренней и внешней отделкой.
Таблица расчета нагрузки на фундамент по регионам.
Определение нагрузок на фундамент производится калькуляцией средних справочных данных массы всех материалов. Если умножить величины на объем строения, то можно получить необходимый расчет нагрузок. Изначально производится калькуляция несущего основания. Для определения веса необходимо объем основания умножить на удельную тяжесть.
Расчет площади подошвы повлияет на давление, на грунтовое основание. При этом нагрузка на каждый квадратный см не должна превышать критического значения. Необходимо учитывать тот факт, что несущая способность грунта (почвы) имеет несколько значений, которые и называют расчетом сопротивления.
Тяжесть на грунтовое основание
Таблица рекомендуемых пропорций фундаментов в зависимости от расстояния.
Для того чтобы произвести верный расчет нагрузок, необходимо сложить сбор массы дома и фундамент. Помимо типа грунтового основания, следует учесть размеры, тип строения и глубину закладки. Схема и эскиз значительно упростят расчет, а удельное давление необходимо вычислить как отношение тяжести дома к общей площади подошвы.
Рассмотрим один пример калькуляции нагрузок на фундамент и того, как выбрать основание. По условию задачи нам дан двухэтажный дом, площадью 6 х 6 м и высотой этажа 2,5 м. Для начала найдем длину внешних и внутренних стен одного этажа. Для этого (6 + 6) х 2 + 6 = 30 м. Умножаем данную сумму на 2 и получаем длину двух этажей. В нашем случае получается 60 м.
Схема расчетов нагрузки, допускаемых на сваю, с учетом допустимых перегрузок.
Следующим шагом станет определение площади стен. Для этого 60 м х 2,5 м = 150 м2. Далее следует вычислить площадь перекрытий чердачного и цокольного уровней (6 х 6 = 36 м2). В большинстве случаев крыша выступает за стены конструкции. Для примера в расчет возьмем длину выступа 50 см и определим площадь. В этом случае длина получится на 1 м больше (7), таким образом, площадь получится 49 м2.
Затем находим дополнение побочных нагрузок на фундамент (мебель, оборудование, люди). К примеру, 100 кг/кв.м (49 кв.м х 100 кг/кв.м = 4900 кг), все суммируем и получаем цифру воздействия на несущее основание. Примерный расчет и сбор нагрузок на фундамент разных типов строения, включая временные осадки.
| Вид строения | Стеновые конструкции | Чердак | Цоколь | Крыша | Временные осадки | Полученный результат |
| Каркасный дом | 7 500 кг | 3 600 кг | 5 400 кг | 1 470 кг | 4 900 кг | 22 870 кг |
| Кирпичный дом | 40 500 кг | 3 600 кг | 5 400 кг | 1 470 кг | 4 900 кг | 55 870 кг |
| Строение из железобетона | 52 500 кг | 18 000 кг | 18 000 кг | 3 920 кг | 4 900 кг | 97 320 кг |
На непучинистых грунтах самая малая глубина заложения несущего основания должна быть 0,5 м. Если говорить о российских регионах, то придел грунтового промерзания составляет примерно 1,2 м. В этом случае фундамент закладывают на глубину 1,5 м. Жилое строение исключает замерзание грунта под собой, поэтому с учетом нагрузок минимальная глубина должна быть 0,5-0,7 м. Если грунт рыхлый, то его необходимо заменить на более плотный.
Непосредственный расчет фундамента для дома
Ширина подошвы мелкого заложения
Схема расчета плитного фундамента.
Ленточный фундамент мелкого заложения и его ширина высчитывается из расчета массы дома на единицу площади и несущей способности почвы под подошвой. В этом случае учитывается несущая способность грунта. Нужно, чтобы она была больше удельного веса дома минимум на 30%. Тогда умножаем полную тяжесть строения на 1,3 и получаем несущую способность почвы. Ленточный фундамент (ширина) умножается на его длину и сопротивление грунта, полученная сумма и есть несущая способность грунта.
Ленточный фундамент мелкозаложенный, и его ширина будет известна, если сделать сбор веса дома, длину несущего основания и подсчитанное сопротивление грунта. Как упоминалось выше, вес всего строения – это сбор веса стен, перекрытий и крыши. Приведем примеры веса стен подсчитанного материала дома.
| Наиболее популярный материал для возведения стен | Весовая нагрузка кг/кв.м |
| Толщина каркасных стен 150 мм толщины вместе с утеплителем | От 30 кг до 50 кг |
| Стены из брусьев или бревен | От 70 кг до100 кг |
| Ячеистый бетон (толщиной 200 мм) | От 100 кг до 120 кг |
| Керамзитобетон (толщиной 350 мм) | От 400 кг до 500 кг |
| Стены из шлакобетона (толщиной 350 мм) | От 500 кг до 600 кг |
| Железобетонные стены (толщиной 150 мм) | От 300 кг до 350 кг |
| Кирпичная кладка (толщиной 250 мм) | От 450 кг до 500 кг |
Детальные примеры и подробные подсчеты
Рассмотрим пример. Строим ленточный фундамент и одноэтажный дом площадью (10 х 10) с одной стеной внутри и высотой потолка 3 м. Посчитаем общую площадь всех стен. Для этого 10 х 4 х 3 = 120, 10 х 3 = 30, затем 120 + 30 = 150 кв.м. В качестве примера выберем кирпичные стены из таблицы, 500 кг/м х 150 кв.м = 75000 кг. Затем к массе стен добавляем вес перекрытий из таблицы.
| Виды перекрытий | Удельный вес |
| Чердачное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м3 | 70-100 кг/кв.м |
| до 300 кг | 100-150 кг/кв.м |
| до 500 кг | 150-200 кг/кв.м |
| Цокольное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м3 | 100-150 кг/кв.м |
| до 300 кг | 150-200 кг/кв.м |
| до 500 кг | 200-300 кг/кв.м |
| Железобетонное перекрытие | 300-500 кг/кв.м |
Схема строительства фундамента.
Возьмем в качестве примера чердачное перекрытие плотностью 300 кг и цокольное из железобетона. Напоминаем, что наша площадь одноэтажного дома составляет 100 кв.м. Умножаем площадь на тяжесть чердачного перекрытия и площадь строения на вес цокольного железобетонного перекрытия и суммируем все (100 х 150 + 100 х 500 = 65000 кг). Чтобы получить сумму нагрузки на ленточный фундамент, прибавим к перечисленному ранее еще массу крыши. Для этого необходимо сделать сбор категорий стропильных материалов кровли.
| Размер доски | Количество досок в м3, длина 6 м | Объем одной доски в м3, длина 6 м |
| 25 х 100 мм | 66,6 | 0,015 |
| 25 х 150 мм | 44,4 | 0,022 |
| 25 х 200 мм | 33,3 | 0,03 |
| 40 х 100 мм | 41,6 | 0,024 |
| 40 х 150 мм | 27,7 | 0,036 |
| 40 х 200 мм | 20,8 | 0,048 |
| 50 х 50 мм | 66,6 | 0,015 |
| 50 х 100 мм | 33,3 | 0,03 |
| 50 х 150 мм | 22,2 | 0,045 |
| 50 х 200 мм | 16,6 | 0,06 |
| 50 х 250 мм | 13,3 | 0,075 |
| Вид крыши | кг/м² |
| Ондулиновая | 3-4 кг/м² |
| Битумно-полимерная | 4-8 кг/м² |
| Кровля из металлочерепицы | 4-6 кг/м² |
| Профлист, оцинкованная сталь, | 4-6 кг/м² |
| Шифер | 10-14 кг/м² |
| Керамическая черепица | 35-40 кг/м² |
| Зеленая кровля | 80-150 кг/м² |
Расчет расхода пескобетона на стяжку
| Размер бруса | Количество бруса (м3), длина 6 м | Объем одного бруса (м3), длина 6 м |
| 100 х 100 | 16,6 | 0,06 |
| 100 х 150 | 11,1 | 0,09 |
| 100 х 200 | 8,3 | 0,12 |
| 150 х 150 | 7,4 | 0,135 |
| 150 х 200 | 5,5 | 0,18 |
| 150 х 300 | 3,7 | 0,27 |
| 200 х 200 | 4,1 | 0,24 |
Определение крыши и итоговый результат
Схема свайно-ростверкового фундамента.
Для определения тяжести крыши возьмем в качестве примера площадь проекции 120 кв.м и угол наклона крыши 30 градусов. Предположим, что для нашего домика понадобится 32 доски длиной 200 мм, толщиной 50 мм и 10 брусьев 150 мм на 100 мм. Удельный вес пиломатериалов на ленточный фундамент 500 кг/кв.м, теперь можно рассчитать вес стропил:
((32 х 0,06) + (10 х 0,09)) х 500 = 1410 кг.
К данной цифре прибавляется масса материала, выбранного для крыши. Возьмем ондулин (150 х 4 = 600 кг), общий вес кровли получится 2010 кг (1410 + 600).
К данному значению возьмем снеговую дополнительную нагрузку, к примеру, 120 кг/кв.м. Умножаем площадь крыши 120 на 120 кг и получаем 14400 кг дополнительной тяжести. Также следует учесть и ветровую нагрузку на ленточный фундамент. Здесь умножается площадь дома на 15 и высоту дома и прибавляется 40, получается ветровая нагрузка (100 х 15 х 7 + 40 = 14500 кг). Затем просчитывается еще дополнительная нагрузка, которая будет находиться в доме (мебель, оборудование, люди). Для помощи можно воспользоваться еще одной таблицей.
| Строения | Дополнительный вес |
| Квартиры, общежития, гостиницы, детские сады, дома | 195 кг/кв.м |
| Административные здания | 240 кг/кв.м |
| Кабинеты и лаборатории научных, лечебных и образовательных учреждений | 240 кг/кв.м |
| Читальные залы библиотек | 240 кг/кв.м |
| Кафе, рестораны, столовые | 360 кг/кв.м |
| Чердачные помещения | 91 кг/кв.м |
В качестве примера мы используем жилой дом, поэтому умножаем площадь дома на 195 (100 х 195 = 19500 кг). На финише мы получили все цифры, необходимые для суммирования подсчета на ленточный фундамент.
- стены дома – 75000 кг.;
- перекрытия – 65000 кг.;
- временная снеговая нагрузка – 144000 кг.;
- крыша – 2010 кг.;
- ветровая нагрузка на кв.м – 14500 кг.;
- дополнительная нагрузка (мебель, оборудование, люди) – 19500 кг.
http://youtu.be/HbzXfMmunS0
Общая сумма получается 320010 кг. Теперь можно определить общий вес строения и превратить его сразу в формулу. Полный вес дома умножается на 1,3, тогда получаем несущую конструкцию грунта. Несущая способность грунта равна ширине основания, умноженной на его длину и умноженной на сопротивление грунта. Таким образом можно легко рассчитать ширину подошвы. Полную массу строение умножают на 1,3 и делят на длину основания, умноженного на сопротивление грунта.
Расчет сопротивление грунта и глубина заложенного основания
Следует помнить, что ширина фундамента должна быть больше ширины стен. Наибольшую сложность из расчетов представляет собой определение сопротивления грунта на строительной площадке. Здесь лучше заказать геологическое исследование, а не делать самостоятельный расчет. Можно просмотреть таблицу и попробовать выполнить самостоятельный расчет.
| Виды грунтовой почвы | Сопротивление грунта |
| Крупнообломочные галечниковые (щебенистые) | 6 кг/см³ |
| Крупнообломочные галечниковые (щебенистые) | 4-4,5 кг/см³ |
| Крупнообломочные гравийные (дресвяные) | 5 кг/см³ |
| Крупный песок | 5 кг/см³ |
| Песок средней крупности | 4 кг/см³ |
| Мелкий маловлажный песок | 3-4 кг/см³ |
| Мелкий влажный и водонасыщенный песок | 2-3 кг/см³ |
| Пылеватый маловлажный песок | 2.5-3 кг/см³ |
| Пылеватый влажный песок | 1,5-2 кг/см³ |
| Супесь | 2-3 кг/см³ |
| Суглинки | 1-3 кг/см³ |
| Глина плотная | 4-6 кг/см³ |
| Глина средней плотности | 3-5 кг/см³ |
| Глина пластичная | 2-3 кг/см³ |
| Глина водонасыщенная | 1-2,5 кг/см³ |
Чтобы определить глубину заложения, можно воспользоваться некоторыми расчетами:
- для каменистого грунта используется глубина 45 см;
- для песка, суглинка – 45-90 см;
- для глины – 75-100 см.
http://youtu.be/XdGKig2cPPQ
Минимальная глубина заложения зависит от степени пучинистости, высоты вод, глубины промерзания. Чем больше глубина промерзания, тем больше воды и она ближе к самой поверхности и сильнее будут морозные силы. Морозные силы станут выталкивать фундамент на поверхность и сжимать его с боков. Чтобы уменьшить силы воздействия, несущее основание необходимо заглубить. Но есть более экономичный способ борьбы с замерзанием – это дополнительное утепление фундамента и грунта путем создания песочной подушки под основанием и вокруг него.