Как самостоятельно рассчитать нагрузку на фундамент?

Целью расчета является выбор типа фундамента и его размеров. Задачи, решаемые для этого, заключаются в: оценке нагрузок от конструкции будущего сооружения, действующие на единицу площади грунта; сравнении полученных результатов с несущими способностями пласта на глубине заложения.

Как узнать нагрузку на основание

Оглавление:

  1. Нюансы проведения вычислений
  2. Пошаговая инструкция
  3. Нагрузка на столбчатые и свайные системы

Правила расчета

Исходные данные:

  • Регион (климатические условия, сейсмоопасность).
  • Сведения о типе почвы, уровне подземных вод на площадке застройки (предпочтительно такую информацию получить по результатам геологических изысканий, но при предварительной оценке можно воспользоваться данными по соседним участкам).
  • Предполагаемая планировка будущего здания, количество этажей, тип кровли.
  • Какие стройматериалы будут использованы для сооружения.

Окончательный расчет фундамента может быть выполнен только после проектирования и желательно, если это сделает специализированная организация. Однако предварительную оценку возможно провести самостоятельно с целью определения подходящего места, количества требуемых материалов и объёма работ. Это позволит повысить долговечность (не допустить деформаций основания и конструкций здания) и уменьшить расходы. Достаточно просто и удобно задача решается с применением онлайн-калькуляторов, получивших распространение в последнее время.

Виды нагрузок

Нагрузки бывают:

  • Статические.
  • Динамические.

К первым относят общий вес самого строения. Он складывается из массы стен, основы, кровли, перекрытий, утеплителя, окон и дверей, мебели, бытовой техники, канализации, отопления, водопровода, отделки, жильцов. Второй вид носит временный характер. Это выпавший снег, сильный ветер, сейсмические воздействия.

Общая последовательность расчета

  • Определение веса здания, ветровых и снеговых давлений.
  • Оценка несущей способности почвы.
  • Вычисление массы основания.
  • Сравнение суммарной нагрузки от массы сооружения и его фундамента, воздействия снега и ветра с расчетным сопротивлением земли.
  • Корректировка размеров (при необходимости).

Зависимость осадки фундамента от нагрузки

1. Вес дома.

Массу строения рассчитывают по его площади (Sd). Для вычислений используется средний удельный вес кровли, стен и перекрытий в зависимости от применяемых материалов из справочных таблиц.

Удельный вес 1 м2 стен:

Бревно ø14-18см 100
Керамзитобетон толщиной 35 см 500
Полнотелый кирпич шириной 250 мм 500
То же 510 мм 1000
Опилкобетон толщиной 350 мм 400
Деревянный каркас 150 мм с утеплителем 50
Пустотелый кирпич шириной 380 мм 600
То же 510 мм 750

Глубина заложения фундаментов

Удельный вес 1 м2 перекрытий:

Плиты железобетонные пустотные 350
Цокольное по деревянным балкам с утеплителем плотностью до 500 кг/м3 300
То же 200 кг/м3 150
Чердачное по деревянным балкам с утеплителем плотностью до 500 кг/м3 200
Железобетонное 500

Нагрузка разных конструкций

Удельный вес 1 м2 кровли:

Листовая сталь 30
Шифер 50
Черепица 80

Массу здания вычисляют как сумму сомножителей площади сооружения на удельные веса кровли, стен и перекрытий. К полученному весу постройки необходимо добавить полезные нагрузки (мебель, люди), которые ориентировочно рекомендуют принимать для жилых помещений из расчета 100 кг массы на 1 м2.

Последствия деформации фундамента

2. Ветровая нагрузка на фундамент.

Находится по формуле:

W=W0∙k, где W0=24-120 кг/м2 — нормативное значение давления ветра (по таблицам в зависимости от региона России).

При определении величины коэффициента k учитывают тип местности:

  • А — ровные участки.
  • Б — имеются препятствия 10 м высотой.
  • С — районы городской застройки высотой >25 м.

Коэффициент изменения давления по высоте (k)

Высота дома, м А Б С
до 5 0,75 0,5 0,4
10 1,0 0,65 0,4
20 1,25 0,85 0,5

Для высотных зданий (башни, мачты) расчет выполняют с учетом пульсаций ветра.

3. Снеговое давление на фундамент.

Определяется как произведение площади кровли на коэффициент её уклона и на вес одного квадратного метра снежного покрова, величина которого зависит от региона.

Нормативная нагрузка от снегового покрова для России, кг/м2:

Юг 50
Север 190
Средняя полоса 100

Нагрузка на основу частных домов

Коэффициент влияния наклона крыши:

0-20° 1,0
20-30° 0,8
30-40° 0,6
40-50° 0,4
50-60° 0,2

Чтобы определить, какая нагрузка приходится на фундамент, надо просуммировать статические и временные воздействия и умножить полученный результат на коэффициент запаса (1,5). Подобные расчеты легко выполняются с помощью калькуляторов, содержащих базы необходимых данных.

4. Несущая способность грунта.

При разработке проекта обязательной процедурой является проведение геологических изысканий в месте строительства. По итогам этих работ определяют тип почвы, а по ней и несущую способность пласта на глубине заложения основания. Последняя зависит ещё от уровней промерзания (df) и залегания грунтовых вод (dw).

Заглубление в землю подошвы:

Тип грунта dw> df + 2 м dw< df + 2 м
Пески крупные, гравелистые Не зависит от глубины промерзания
Пески мелкие, супеси ≥df Не зависит от глубины промерзания
Суглинки, глины То же ≥0,5df

Уровень сезонного промерзания около фундамента можно взять по карте местности в районе застройки. Для сейсмоопасных регионов основание дополнительно заглубляют на 10%. Зная тип почвы, можно ориентировочно определить его несущую способность.

Расчётное сопротивление некоторых грунтов, R0:

Тип почвы Супесь Плотная глина Суглинок Песок крупный Мелкий песок Пылеватая водонасыщенная
R0, кгс/см2 2-3 3-4 2-3 5-6 3 1

5. Нагрузка для ленточного фундамента.

Расчет начинают с вычисления его массы:

Мфл= Sфл∙L∙ρ, где Sфл — площадь несущих стен, L — глубина заложения, ρ — плотность его материала.

Значения плотности ρ, кг/м3:

Железобетон 2500
Бутовый камень 1600
Бетон 2300

Определяют сумму всех нагрузок на грунт:

Рфлдфлвнсн, где Мд — вес дома, Мфл — масса ленточного фундамента, Рвн и Рсн — давления ветра и снега.

Вычисляют напряжение на грунт и сравнивают с его несущей способностью: Рфл/ Sфл < R0. Если указанное условие выполняется, считается, что основание выдерживает нагрузку и корректировка его размеров не требуется. В противном случае увеличивают ширину ленты.

Нагрузка для столбчатого и свайного фундаментов

При расчете предполагается, что нагрузки между сваями распределяются равномерно. Вычисляют вес всех опор: Мсф = Sc∙L∙n∙ρ, где Sc — площадь поперечного сечения одной сваи, L — высота столба (длина сваи), n — количество, ρ — плотность материала.

Определяют сумму всех нагрузок на почву: Рфсдсфвнсн, где Мд — вес дома, Мсф — масса всех опор, Рвн и Рсн — ветровые и снеговые давления. Вычисляют напряжение на грунт и сравнивают с его несущей способностью: Рфс/( Sс∙ n )< R0.

Если указанное условие выполняется, считается, что корректировка не требуется. В противном случае увеличивают диаметр или число свай.

В последнее время задача существенно упростилась в связи с появлением калькуляторов. Человеку остаётся лишь загрузить правильные сведения о своём доме и о материалах, из которых его собираются строить.

Автор:
Валентин Токарев
Share