Расчет нагрузки на фундамент. Пример расчета нагрузок на фундамент

Основой любых крупных строительных работ является укладка фундамента. От того, насколько надежно это будет сделано, зависит, какой у возведенного здания ожидается эксплуатационный срок. Именно по этой причине укладка фундамента в строительстве считается одним из наиболее важных этапов.

Для того чтобы основание могло с легкостью выдержать все предполагаемые нагрузки, важно не только следить за технологией его укладки, но и предварительно рассчитать все возможные воздействия на него. Провести правильные вычисления с учетом всех факторов, которые могут оказать хотя бы малейшее влияние на фундамент, может только специалист, у которого за плечами большой опыт работы в данной сфере. Но любой человек сможет сделать общий предварительный расчет нагрузки на фундамент, тем самым понять, насколько он будет прочным, и исключить излишние затраты.

Необходимые сведения

Первый вопрос заключается в том, что же необходимо знать для того, чтобы правильно произвести расчет нагрузки на фундамент. Это следующее:

• общая планировка здания, высота, то есть количество этажей, материал, из которого будет выполняться кровля;
• тип почвы, глубина грунтовых вод;
• материал, используемый при изготовлении отдельных элементов постройки;
• регион строительства;
• величина заглубления фундамента;
• глубина промерзания почвы;
• толщина того слоя почвы, что подвергается деформируемым нагрузкам.

Эти сведения нужны для того, чтобы учесть мелкие показатели для точности при расчетах.

Зачем нужны вычисления

Что же дает будущему застройщику расчет нагрузки на фундамент?

• Правильные величины позволят найти наиболее подходящее и надежное место, где можно возвести строение.
• Если вычислить все правильно, тогда можно с легкостью предотвратить возможную деформацию стен или самого фундамента, а за ним и строения.
• Расчет поможет не допустить проседания грунта (скорого разрушения всей постройки).
• Можно будет понять, сколько необходимо закупить материалов для того, чтобы произвести строительные работы. Это в значительной степени уменьшит общие расходы.

Если расчеты сделать неправильно либо не произвести вовсе, то возможны такие деформации здания и фундамента, как перекос, изгиб, просадка, выгиб, крен, сдвиг или горизонтальное смещение.

Основные виды нагрузки

Перед тем как начинать расчет нагрузок, важно узнать, что есть три основных категории, которые могут составлять эту нагрузку:

1. Статистическая величина. К данной категории относится вес самой конструкции и каждого отдельного элемента дома.
2. Второй тип – это воздействия, вызванные погодными условиями. Ветер, дождь и прочие осадки тоже должны участвовать в расчете.
3. Предметы, которые будут находиться уже внутри дома, тоже оказывают определенное давление, поэтому расчет нагрузки на фундамент обязательно должен включать эти показатели.

Тип основания зависит от вида почвы, на которой оно возводится. Поэтому важным является и расчет нагрузки на грунт. Фундамент также оказывает давление и характеризуется такими показателями, как общая площадь опоры и глубина ее залегания.

Формула расчета для нагрузки на почву

Для определения необходимого значения, используется следующая основная формула:

Н = Нф + Нд + Нс + Нв,

где Н – исходное значение, то есть общая нагрузка на почву, Нф – величина, обозначающая нагрузку от фундамента, Нд – это нагрузка дома, то есть нагрузка от строения, Нс – сезонная нагрузка от снега, Нв – нагрузка от ветра.

Нд для всех видов фундамента рассчитывается одинаково. Нф вычисляется по-разному в зависимости от типа фундамента.

Нагрузка ленточного и монолитного основания

Показатель нагрузки основания на почву поможет определить оптимальный размер площади фундамента и оценить нагрузку, разрешенную для него. Для этого расчета конструктивно подходит ленточный фундамент. Расчет нагрузки осуществляется по следующей формуле:

Нфлм = V × Q,

где V – это общий объем фундамента, который был получен перемножением высоты, длины и ширины основания (ленточного или монолитного); Q – удельный вес (плотность) материала, который был использован при строительстве основы. Это значение рассчитывать не придется, в таблицах справочников можно найти все необходимые показатели.

Далее показатель Нф делится на площадь основания (S) и получается значение удельной нагрузки (Ну), которая должна быть меньше, чем справочно-допустимое значение сопротивления грунта (Сг):

Ну = Нфлм/ S ≤ Сг.

Во избежание влияния погрешностей расчетов данное отклонение должно превышать 25%. Если полученная величина превышает справочную, ширину основы лучше увеличить, иначе она начнет трескаться и проседать.

Расчет нагрузки на плиту фундамента в случае возведения монолитного основания производится аналогично. Стоит только обязательно учесть деформационные нагрузки, напряжение основы и крены. Для этого фундамент закладывают с увеличенным запасом от расчетных величин.

Нагрузка столбчатой основы

Расчет поможет вычислить правильное количество свай или подошв основы для безопасного строительства.

Удельный вес – это та величина, которая показывает, какое максимальное расчетное давление может выдержать грунт, чтобы при этом не было проседания и смещений. Удельное значение зависит от того, о какой почве идет речь и в какой климатической зоне запланировано строительство дома. Однако при расчетах часто берут средний показатель – 2 кг/см2.

Общая нагрузка, которую дает на грунт подошва столбчатой основы, состоит из распределенной массы строения и веса самого столба. Поэтому расчет нагрузки на столбчатый фундамент будет выглядеть следующим образом:

• Vc = Sc x Hc;
• Pc = Vc x q;
• Pfc = Pc х N;
• Sfc = Sc x N;

где Sc – опорная площадь столба, Hc – высота, Vc – объем столба, Pc – вес столба, q – плотность материала столба, N – общее количество столбов, Pfc – общий вес фундамента, Sfc – общая площадь опоры.

Нагрузка свайного основания

Использование данной формулы для того, чтобы произвести расчет нагрузок на свайный фундамент, тоже возможно, но ее придется немного модифицировать. А именно, когда уже будет получен результат по предыдущей формуле, его нужно будет умножить на общее количество свай, затем добавить вес пояса (в том случае, если данный пояс был применен при строительстве). Для того чтобы получить искомую величину, нужно умножить полученное значение на плотность (удельный вес) тех материалов, которые были использованы при производстве свай.

Когда известны число винтовых опор (N) и вес строения (P), то несущее свойство одной опоры равно отношению P/N. Выбирать необходимо готовые, наиболее подходящие сваи, с определенной несущей способностью и той длины, которая подходит под местные геологические особенности.

Нагрузка дома на фундамент

Чтобы сделать общий расчет нагрузки дома на фундамент, следует суммировать показатели массы отдельных частей дома:

• Перекрытий и всех стен.
• Дверей и окон.
• Системы стропил и кровли.
• Отопительных и вентиляционных труб, сантехники.
• Всей декоративной отделки, паро- и гидроизоляции.
• Различных приборов, мебели и лестниц.
• Всевозможного крепежа.
• Людей, которые одновременно проживают в строении.

Для этого понадобятся некоторые показатели из таблиц (удельный вес в зависимости от материала, из которого изготовлена каждая часть), ранее уже вычисленные специалистами. Теперь этим можно просто воспользоваться. Для примера:

1. Для строений с использованием каркаса, толщина которых составляет не более чем 150 мм, показатель нагрузки составляет 50 кг/м2.
2. Если речь идет о стенах, сделанных из газобетона, толщина которого имеет до 50 см, то - 600 кг/м2.
3. Стены из железобетона толщиной до 15 см оказывают нагрузку в 350 кг/м2.
4. Перекрытия, в основании которых были использованы конструкции на основе железобетона, давят с силой 500 кг/м2.
5. Перекрытия с утеплением и балками из дерева – до 300 кг/м2.
6. Кровля – в среднем до 50 кг/м2.
7. Если необходима величина, которая показывает временную нагрузку от снега, то обычно берут среднее значение в 190 кг/м2 - для северных районов, 50 кг/м2 – для южных, 100 кг/м2 – для средней полосы, либо ее находят перемножением площади проекции крыши на удельную справочную нагрузку снежного покрова.
8. Если необходимо посчитать нагрузку ветра, тогда пригодится следующая формула:

Нв = П × (40 + 15 × Н),

где П – это общая площадь строения, а Н – общая высота дома.

Пример расчета

Использование приведенных выше расчетов позволит правильно определить необходимые размеры фундамента и обезопасить себя на долгие годы надежным строением. А чтобы было легче понять, как использовать величины, следует посмотреть пример расчета нагрузок на фундамент.

В качестве данных для примера возьмем одноэтажный дом из газобетона, расположенный в зоне, защищенной от снега и ветра. Двускатная крыша с наклоном в 45%. Фундамент – монолитный ленточный 6х3х0,5 м. Стены: высота 3 м и толщина 40 см. Почва – глина.

1. Нагрузка кровли рассчитывается по нагрузке 1 м2 проекции, в этом примере – 1,5 м. Удельный вес из пункта 6 - 50 кг/м2 / Нк = 50*1,5 = 75 кг.
2. Нагрузка стен определяется умножением высоты и толщины на удельную справочную нагрузку из пункта 2: Нс = 600*3*0,4 = 720 кг.
3. Нагрузка перекрытий находится перемножением грузовой площади на величину из пункта 4: Нп = (6*3 / 6*2) * 500 = 750 кг. Грузовая площадь определяется отношением площади фундамента к длине тех его сторон, на которые давят лаги перекрытия.
4. Нагрузка от ленточного основания (Q для бетона и щебня – 230 кг/м2): 6*3*0,4*230 = 1656 кг.
5. Нагрузка на один метр основы: Но = 75+720+750+1656 = 3201 кг.
6. Справочная величина нагрузки для глины: Сг = 1,5 кг/см2. В примере отношение нагрузки к площади основы равно: Ну = 3201/1800 = 1,8 кг/см2, где 6х3 = 18 м2 = 1800 см2.

Из примера видно, что для таких исходных данных размер выбранного фундамента недостаточен, так как значение расчетное больше допустимого справочного и не гарантирует надежности постройки. Нужная величина определяется поэтапным подбором.

При планировании строительства расчеты и их анализ проводить нужно обязательно, иначе последствия применения неправильных значений могут быть плачевными.