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.

Оглавление:

Нюансы проведения вычислений
Пошаговая инструкция
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.

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).

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

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

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.

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

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 (d_f) и залегания грунтовых вод (d_w).

Заглубление в землю подошвы:

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

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:

М_фл= S_фл∙L∙ρ, где S_фл — 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:

Р_фл=М_д+М_фл+Р_вн+Р_сн,где М_д — вес дома, М_фл — масса ленточного фундамента, Р_вн и Р_сн — давления ветра и снега.

Вычисляют напряжение на грунт и сравнивают с его несущей способностью: Р_фл/ S_фл < 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: М_сф = S_c∙L∙n∙ρ, где S_c — площадь поперечного сечения одной сваи, L — высота столба (длина сваи), n — количество, ρ — плотность материала.

Определяют сумму всех нагрузок на почву: Р_фс=М_д+М_сф+Р_вн+Р_сн,где М_д — вес дома, М_сф — масса всех опор, Р_вн и Р_сн — ветровые и снеговые давления. Вычисляют напряжение на грунт и сравнивают с его несущей способностью: Р_фс/( S_с∙ 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.