Расчет фундамента по нагрузке: калькулятор, таблица расчета и как правильно рассчитать

Что такое нагрузка на фундамент?

При расчете нагрузки на основание здания учитывается его конструкция
При расчете нагрузки на основание здания учитывается его конструкция

В это определение входит несколько параметров:

  • постоянная нагрузка от дома (масса самого здания);
  • временная нагрузка за счет климатических факторов, таких как ветер, дождь, снеговой покрыв на крыше, обильный мощный ливень;
  • нагрузка от установленной в здании техники и интерьера (практически незначительная, часто не учитывается). При правильных расчетах рекомендуется добавлять коэффициент 1,05.

Профессиональные проектировщики, особенно пристальное внимание, обращают на расчет площади опоры основания на грунт. Тут осуществляется сбор и систематизация информации о структуре грунта, его несущей способности, а также типа и степени армирования фундамента. Пренебрегать такими показателями нельзя, ведь от них зависит выбор типа основания. Что позволяет сделать расчет нагрузки на фундамент:

  1. Можно изначально подобрать оптимальное место для будущего дома. Ведь от размера нагрузки зависит способность здания противостоять подвижкам почвы и ветрам, а глубина залегания грунтовых вод – это место расположения дома.
  2. Предотвратить разрушение несущих стен дома.
  3. Предотвратить проседание грунта.
  4. Снизить расходы на строительные материалы, ведь при правильном выборе фундамента можно использовать прочные и легкие строительные материалы.

Теперь пора попробовать самостоятельно рассчитать нагрузку на фундамент одноэтажного дома, сделанного из кирпича сплошной кладки, толщина стен составляет 50 см, площадь дома 10х10 метра (100 м²), есть подвальное помещение с железобетонными перекрытиями. Перекрытие первого этажа деревянное. Крыша двухскатная, имеет уклон 25 градусов, покрыта металлочерепицей.

Дом будет строиться в Подмосковье, тип грунта – суглинок, пористость 0,5. Сам фундамент ленточного типа, будет сделан из пористого бетона, толщина стенок ленты составляет 40 см (как и толщина стен). Все представленные данные можно выбрать из справочников, а также данные о почвах запросить в геодезической службе. Таким образом, для расчетов собраны все необходимые исходные данные, и можно приступать к расчету нагрузки фундамента такого здания.

Глубина фундамента

Глубина монтажа основания в целом зависит от глубины промерзания почвы и типа грунта. Тут стоит использовать справочные данные:

Учитывая, что глубина заложения фундамента должна быть больше, чем допустимая глубина промерзания почвы, тогда принимается значение 140 см. Но есть также и исключения.

Итак, с учетом обеих таблиц получается, что глубина заложения фундамента должна составлять не менее 140 см, причем тип грунта тут не играет существенной роли.

Нагрузка кровли

Нагрузка всегда ложится на несущие стены и перекрытия, если балки имеют способность передавать нагрузку на промежуточные элементы дома. Для обычной двухскатной крыши с небольшим углом наклона конструктивно предусматривается две равноценные наклонные деревянные стороны, нагрузка от которых равномерно распределяется между всеми несущими стенами.

Поэтому, тут нужно рассчитать площадь проекции крыши на горизонтальную поверхность, затем умножить ее на удельную массу строительных материалов для возведения крыши:

  1. Расчет площади проекции крыши. Учитывая, что площадь дома составляет 80 м2, тогда проекция также будет составлять 80 м².
  2. Длина фундамента – это сумма двух самых длинных сторон, на которые опирается крыша и несущие стены. Составляет она 10 х 2=20 м.
  3. Площадь фундамента составляет 20 х 0,4=8 м².
  4. Материал кровли – металлочерепица, угол наклона составляет 25º, поэтому нагрузка от кровли суммарно будет составлять 80/8 х 30=300 кг/м2.

Расчет нагрузки от снежной массы

Таблица расчета нагрузки на фундамент от снежной массы
Таблица расчета нагрузки на фундамент от снежной массы, легко высчитывается на калькуляторе.

Для крыш с большим углом наклона и оборудованных снеговой защитой, нагрузка будет минимальной. Многие проектировщики ее стараются не принимать во внимание. Но такая особенность кровли не относится к крышам с углом наклона до 10º или плоских конструкций. Тогда расчет снеговой нагрузки нужно делать в обязательном порядке и дополнительно усиливать чердачное помещение.

Нагрузка от перекрытий

Перекрытия также опираются на две основные несущие стены, но возможна нагрузка и на промежуточные перекрытия. При этом, принцип расчета практически не отличается, только нужно учитывать особенности перекрытий, а также материала, из которых они сделаны.

Площадь перекрытий всегда равна площади этажа (самого здания), поэтому тут достаточно только знать количество этажей, наличие или отсутствие подвальных помещений, а также материал перекрытия. Рассчитывается нагрузка следующим образом:

  1. Площадь перекрытий равна 80 м². В доме есть их два − железобетонное над первым этажом и деревянное на стальных балках между подвалом и первым этажом.
  2. Масса железобетонного перекрытия составит 80 х 500=40000 кг (где 500 – это удельная масса квадратного метра железобетона).
  3. Масса деревянного перекрытия составляет 80 х 200=16000 кг.
  4. Суммарная нагрузка на 1 м² составляет (40000+16000)/8=7000 кг/м2.

Нагрузка несущих стен

Нагрузка всех стен – это масса несущих стен, промежуточных конструкций, умноженная на удельный вес используемых строительных материалов. Полученный результат умножают на толщину стен и делят на периметр дома. Для примера можно посчитать нагрузку всех стен, сделанных из полнотелого кирпича:

  1. Площадь стен: 3 х (10 х 2+8 х 2)=108 м2.
  2. Объем – 108 х 0,4=43,2 м2.
  3. Масса всех стен составит: 43,2 х 1800=77760 кг.
  4. Площадь фундамента: (10 х 2+8 х 2)*0,4=14,4 м2.
  5. Нагрузка стен: 77760/14,4=5400 кг.

Виды фундаментов для дома

Выбор типа фундамента целиком основывается на прочностных характеристиках грунта, рельефе участка и особенностях местного климата, наличия в почве подземных вод. В большинстве случаев, для одного и того же объекта можно применить не какой-то один, а разные типы основания. Обычно проектировщики просчитывают по сметной стоимости несколько вариантов, и осуществляют выбор по экономической целесообразности.

Ленточный фундамент

Весь процесс проектирования фундаментов строится на математических расчётах, и только после изучения свойств почвы на отведённом под строительство участке. В наибольшей степени это касается ленточных фундаментов, так как пространственно они самые неустойчивые, и могут не только прогибаться, но и сдвигаться в подошве и даже опрокидываться.

Неблагодарное это дело, голословно советовать, где такой фундамент можно поставить, а где нельзя. Такой выбор, без точной оценки обстановки и расчёта, всё равно что лотерея – а в ней, как известно, везёт немногим.

  • Тем не менее, в частном домостроении чаще применяют именно ленточный фундамент, так как порой для его заливки даже не нужно ставить опалубку. При правильном определении ширины, глубины и конфигурации сечения ленты, она обладает отменной несущей способностью, что очень важно для зданий, строящихся из тяжёлых каменных материалов. Ячеистый бетон хоть и не очень тяжёлый, но во избежание трещинообразования, для него важно наличие прочного и статичного основания.
  • Фундаментные ленты могут возводиться из сборного бетона и железобетона (блоки ФБС и УДБ) и кладочных материалов (постелистый бутовый камень и полнотелый глиняный кирпич). Но самым надёжным материалом является бетонный монолит – с наполнением из бутового камня или арматурным пространственным каркасом. Наиболее популярен последний вариант, так как бутовый камень далеко не в
  • При больших нагрузках и нестабильных грунтах, ленточные основания выполняются не просто как прямоугольная стена в грунте, а могут иметь уширение как в подошве, так и в цокольной части. Широкая бетонная подушка в основании нужна для увеличения площади опоры. В цокольной части расширение выполняется для того, чтобы хватило места для опоры стен дома с утеплителем и отделкой, и при этом не пришлось увеличивать ширину ленты по всей высоте.
  • Уширение в подошве может придавать сечению ленты форму тавра или трапеции, и оно тоже должно быть точно рассчитанным. Вылет подошвы относительно вертикальных частей ленты делается не больше 200 мм – чтобы не провоцировать возникновение напряжений в результате растяжения.
  • При наличии подвала применяется обычно Т-образная форма ленты, горизонтальная часть которой находится под нижней границей пола. Высота опорной пяты составляет порядка 300 мм, расстояние от её подошвы до нижней плоскости пола по грунту заполняется утрамбованным песком.
  • Нормальным заложением любого фундамента считается вариант, когда подошва опущена ниже границ промерзания грунта. В России даже в средней полосе отметки УПГ варьируются в пределах 1,1-1,5 м, что во многом зависит ещё и от типа грунта. Лента такой высоты быть экономичной никак не может, потому что объём бетонирования получается большой, да к тому же приходится ещё и думать про черновые полы.
  • Такой вариант целесообразен только при строительстве дома с подвалом – без него все стараются строить ленты малого заложения. Сделать это можно, однако тут тоже нужен точный расчет нагрузки дома на фундамент. Под газобетонные стены такой вариант может подойти, но скорее всего, тоже потребует уширения в подошве. Т-образную ленту невозможно залить безопалубочным способом, так как траншею придётся делать не по ширине стенки ленты, а по ширине её нижней опоры.

При закладке фундамента в зоне промерзания, насыпные слои увеличивают по толщине – чтобы заменить слабый слой грунта и нейтрализовать силы морозного пучения. Идеальное средство для борьбы с вертикальными и боковыми силами пучения – это закладка утеплителя под подошвой ленты и под отмосткой. Чтобы понимать, что именно нужно сделать, необходимо обладать информацией, которую и даёт предварительное исследование грунта.

Типы ленточных фундаментов

Существует два вида ленточных фундаментов, применяемых в строительстве:

  • монолитный, возводимый тут же на стройплощадке;
  • сборный, который собирается из готовых железобетонных блоков, кирпича или бутобетона.

Технология сборных фундаментов в упрощенном виде выглядит так: блоки ставят в траншею и связывают, швы наполняют раствором.

Монолитный же ленточный фундамент — это надежная и долговечная конструкция из железобетона и арматуры, устойчивая к деформации и подземным водам. Строим фундамент так: копаем траншею равную периметру здания, а также в будущих местах нахождения внутренних несущих стен, затем монтируем опалубку, формируем армирующий пояс и заливаем бетон. Очень важно заливку делать не за два, а за один день, во избежание образования шва, уменьшающего прочность. Главный плюс такого фундамента – возможность соорудить конструкцию любой формы.

Плюсы и минусы ленточного фундамента из блоков ФБС

Такие фундаменты очень долго сохраняют свои характеристики, однако они могут быть исключительно прямоугольными, и кратными по длине величине блока. Еще один недостаток – немалая стоимость.

Ленточный фундамент, оптимальный вариант

При выборе такого фундамента для частного дома необходимо в первую очередь определиться с глубиной его закладки. Бывают конструкции глубокого (1,5-2м) и мелкого (30-70 см от поверхности грунта) заложения. Первый вид пригоден для тяжелых зданий и грунтов, подверженных изменению от перепадов температур, второй – применяется только для одноэтажных строений из кирпича или дерева.

Мелкозаглубленный фундамент

Это бетонная лента на песчаной подушке. Являясь экономичной конструкцией и позволяя возводить здания на участках с высокими грунтовыми водами, он, тем не менее, имеет несколько минусов:

  • малая жесткость;
  • обязательное наличие очень качественного армирования;
  • непригодность для домов из тяжелых материалов;
  • необходимость песчаной подушки и дренажа.

Полнозаглубленный фундамент

Позволяет выдерживать более высокие и массивные строения и не боится подземных вод. Он не деформируется при перепадах температур и позволяет возвести цокольный этаж, но требует много финансовых и трудовых затрат. Кроме того, не подходит для мест, где слишком высок уровень подземных вод. Для такой конструкции:

  • необходима специальная техника;
  • важно качество заделки швов и гидроизоляции;
  • для установки блоков нужно хорошее основание;
  • есть риск усадки.

Ленточный фундамент — наилучшее решение для малоэтажных зданий из кирпича, камня, блоков, керамзито- и шлакобетона. Он оставляет возможность оборудовать подземные гаражи, подвальные помещения и цоколи, для чего основание углубляют на высоту подземного этажа.

Монолитная плита

Плитный фундамент – монолитная железобетонная плита, расположенная под всей площадью здания. За счет большого объема земляных работ и огромных затрат на бетон, стоимость конструкции возрастает в разы, по сравнению с лентой. Это один из самых дорогих, но в то же время эффективных видов оснований.

Из-за однородности и большой площади соприкосновения с грунтом, этот вид фундамента легко переносит значительные вертикальные и горизонтальные нагрузки. ;Ему не страшны силы морозного пучения и высокий уровень грунтовых вод. Он стабильно проявляет себя на слабонесущих почвах, а также выдерживает тяжелые дома из кирпича и камня.

Столбчатый фундамент

Столбы являются вариантом точечного фундамента. Кроме них к этой категории относят ещё сваи – они похожи по форме, поэтому эти два вида опор часто путают. Разница между ними заключается в размере сечения, которое у столбов больше, и длине, которая у столбов меньше. А ещё, столбы могут возводиться из кладочного материала, тогда как сваи всегда либо штучные забивные, либо монолитные.

Высота столбчатых опор определяется границей промерзания грунта. Их максимальная высота составляет 2,5 м (такие опоры могут исполняться и с малым заглублением 50 см – правда, не для газобетонного дома). Чтобы создать надёжное основание под каменные стены, на поверхности грунта с опорой на столбы устраивается ростверк. Именно эта конструкция воспринимает нагрузки от веса здания и равномерно передаёт её на точечные опоры.

Для формирования ростверка могут использоваться готовые заводские балки: обычные оконные перемычки с прямоугольным сечением, или рандбалки с сечением в форме трапеции. Но чаще всего в малоэтажном строительстве они попросту заливаются по опалубке.

Фактически, ростверк является вариантом наземной фундаментной ленты, и при его устройстве используются те же технологии. Разница только в том, что здесь кольцевая железобетонная балка опирается не на грунт, а на столбы. Поэтому называют такой фундамент столбчато-ростверковым. Он является одним из самых экономичных вариантов, но подходит не для всяких условий строительства.

Например, столбчатые опоры не проектируют на сильно просадочных и подвижных грунтах, на неровном рельефе, когда перепады отметок превышают 2 м. Не подходит данный вид фундамента и для формирования цокольного этажа, а так же для тяжёлых стен из кирпича или бетона с кирпичной облицовкой.

Как и в случае с ленточным фундаментом, уменьшить высоту столбов можно, если в подошвах предусмотреть уширение. Чтобы залить монолитный столб, под него приходится выкапывать шурф такого размера, чтобы в нём поместился и человек, устанавливающий опалубку. А чтобы можно было перемещаться из одной выемки в другую, шурфы соединяют между собой небольшими по ширине траншеями.

Как вариант, сразу копают широкий котлован. В обоих случаях объём земляных работ будет больше, чем при устройстве мелкозаложенной плиты. Да и опалубка имеет довольно сложную конфигурацию, особенно когда в подошве нужно предусмотреть уширения.

По этим причинам столбчатые фундаменты, как таковые, в частном домостроении практически не применяются. Чаще устанавливают опоры, сформированные по буронабивной технологии. В народе именно их называют столбчатым фундаментом, но по факту это не столбы, а сваи.

Свайный фундамент

Свайный фундамент – представляет собой комплекс из многочисленных свай, которые создают устойчивый каркас для равномерного распределения нагрузки по всем элементами конструкции. Основания данного типа являются спасением для обладателей участков с неустойчивыми грунтами и сложным рельефом местности. Помимо того, что они позволяют надежно закрепить здание, так они еще и укрепляют саму почву, предотвращая подвижки и оползни.

Существует три основных вида свайных фундаментов:

  • На винтовых сваях;
  • На буронабивных сваях;
  • На забивных сваях.

Каждый из них имеет свои плюсы и минусы, но наиболее распространенным является первый тип, так как сочетает в себе низкую стоимость и отвечает всем стандартам частного строительства.

Как выбрать тип фундамента для дома

В первую очередь выбор типа фундамента попадает в зависимость от конструктива нулевого цикла – а именно, наличия или отсутствия у него подвала. Вариант с подвалом обычно предпочитают жители сельской местности и хозяева дачных участков, ведь помещения под домом избавляют от необходимости строить дополнительно погреба или другие помещения для хранения продуктов питания. Горожане нередко предпочитают цокольный этаж, в котором можно расположить и все технические помещения, а так же оборудовать прачечную, сауну, мини-спортзал – не говоря уже про гараж, под который на маленьких участках, выделяемых под ИЖС, вечно не хватает места.

Отказ от подвала обычно продиктован или его ненадобностью, или наличием противопоказаний, связанных с геологической обстановкой: повышенный УГВ или чрезвычайно плотный грунт, разработка которого слишком дорого обходится. Если таких противопоказаний нет, для формирования в нулевом цикле помещений можно применить только ленточный или плитный фундамент.

В этом случае, лента кроме функций фундамента будет исполнять ещё и роль стен подвального помещения. Что же касается плитного фундамента, то опираемые на него стены являются просто ограждающими конструкциями. Если они монолитные, то совмещаются с рёбрами жёсткости плиты.

Если в бесподвальном доме между плитой фундамента и цокольным перекрытием получается лишь небольшое пространство, используемое для закладки коммуникаций, то когда плита заглублена, образуются полноценные помещения. Однако и в этом случае, как и во всех остальных, нужно учитывать геологическую обстановку.

Учет состояния грунта

Грунт исследуется перед началом проектирования. Основной целью это действа является выявление проходящих в почве процессов, которые могут быть опасными для заложенных в неё сооружений (оползни, плывуны, суффозия, размокание). Кроме этого требуется изучить структуру слоёв земли, их механические характеристики, степень влажности и коррозионной активности. Полученные данные помогут выбрать наилучший вариант, устойчивый к имеющимся неблагоприятным факторам, а так же просчитать его экономическую целесообразность.

Отсутствие всестороннего анализа может привести к печальным последствиям – начиная от разрыва трубопроводов на вводе в здание, и заканчивая перекосом или опрокидыванием дома. Для исследования в грунте бурятся скважины и берутся пробы непосредственно в пятне застройки минимум в пяти точках: по углам здания и по центру.

Пробы обычно подвергаются анализу в лаборатории, но могут исследоваться и в полевых условиях. Последний вариант чаще всего используется при необходимости устройства свайного поля, и даёт возможность определить лучший способ погружения опор.

В лабораториях с помощью проб выявляют:

  • подгруппу грунта в соответствии с классификацией;
  • состав пласта, его физические свойства и механическое состояние;
  • однородность по площади застройки и глубине пласта;
  • нормируемые характеристики;
  • оценивается вероятность изменений характеристик грунта при строительстве и эксплуатации.

Каждый тест проводится трижды, и за итог берётся среднее арифметическое. Исследуются не только рыхлые пробы, но и в виде монолита с ненарушенной плотностью. В лаборатории оценивается их зерновой состав, плотность и прочность, процент влажности. Основной тест выявляет степень деформации грунта при сжатии, и проводиться он может разными способами – с помощью штампа, прессиометра, зонда, стабилометра. Это зависит от типа грунта, ведь нередко приходится изучать не только характер деформации, но и определять консистенцию каждого слоя.

Одним из главных показателей грунта является величина осадки – это разница между исходным положением, и положением после смещения под нагрузкой. Именно от результатов этого теста зависит расчет подошвы фундамента, когда речь идёт о лентах или столбах. Задача проектировщика состоит в том, чтобы назначить такие габариты фундамента, которые позволят ему осаживаться равномерно, так как именно неравномерная осадка является причиной проблем с трещинообразованием.

Даже когда верхний слой грунта при испытаниях показывает одинаковую величину осадки, он будет неодинаково воспринимать разные нагрузки. Поэтому немалое значение при подборе фундамента или комбинации двух конструкций имеет конструктив здания, в котором может быть переменная высота, пристройки и надстройки. Это отличающийся вес – а значит, и неодинаковые нагрузки, которым грунт должен сопротивляться.

СП 22.13330 предлагает таблицы расчётных сопротивлений по разным типам грунта, на основе которых можно выполнить предварительные расчёты. Но точные данные можно получить только с использованием фактических показателей, полученных в процессе изучения грунта. Особо анализируется верхний слой грунта, в котором может накапливаться стекающая с поверхности вода. Чем больше в почве пор, тем больше она может собрать воды – особенно, если под рыхлым слоем идёт водоупор из глины.

Лёд, образующийся при отрицательных температурах, занимает больше места, чем вода. Увеличивая объём, он выталкивает твёрдые прочные частицы земли на поверхность, провоцируя вспучивание грунта – и это происходит по всей толще промёрзшего слоя. Чтобы понимать, где проходят границы слоя, нужно не просто выяснить среднестатистический уровень промерзания почв в данном регионе.

Необходимо определить УПГ в зависимости от вида грунта, ведь не все они одинаково промерзают. В одном и том же городе глина может промерзать на 130 см, а крупнообломочный грунт – на все 190 см. И это ещё один повод сделать анализ грунта перед тем, как приступить к проектированию.

Принципы расчета фундаментов и типы нагрузок

Расчет фундамента включает в себя выбор типа и геометрических характеристик в зависимости от всех влияющих на работу конструкции факторов. Также определяют несущую способность грунта в привязке к весу дома. В первую очередь важно провести расчет нагрузки на фундамент. Она зависит от веса дома и некоторых других воздействий.

Читать еще:  Как посчитать разуклонку на плоской кровле?

В общем, все воздействия на фундамент классифицируются по времени действия на:

Временные также разделяют на кратковременные, длительные и особые.

К постоянным относят собственный вес строительных конструкций, давление грунтовых масс на фундамент. Эти воздействия начинаются непосредственно с начала строительства и продолжаются весь срок эксплуатации строения.

Временные нагрузки воздействуют в некоторые периоды при возведении или эксплуатации здания. К ним относят:

  • длительные – вес оборудования, мебели, материалов;
  • кратковременные – транспортные нагрузки, снег, ветер.
Читайте также:  Отделочные материалы, имитация столбов для фундамента забора - советы по выбору

При расчете все воздействия суммируются и распределяются на общую длину фундамента или количество свай.

Какие воздействия испытывает фундамент и их определение

Самый главный документ при определении веса конструкций дома — СП «Нагрузки и воздействия». Именно он регламентирует, какие нагрузки приходятся на фундамент и как их определить. По этому документу можно разделить нагрузки на следующие типы:

  • постоянные;
  • временные.

Временные в свою очередь делятся на длительные и кратковременные. К постоянным относят те, которые не исчезают при эксплуатации дома (вес стен, перегородок, перекрытий, кровли, фундамента). Временные длительные — это масса мебели и оборудования, кратковременные — снег и ветер.

Постоянные нагрузки

Чтобы рассчитать постоянные нагрузки, потребуется знать:

  • размеры элементов дома;
  • материал, из которого они изготовлены;
  • коэффициенты надежности по нагрузке.

Схема дома

Совет! Для начала рекомендуется нарисовать схему дома, на которой будут нанесены габариты здания, размеры его конструкций. Далее можно воспользоваться таблицей, в которой приведены массы для основных материалов и конструкций.

Тип конструкции Масса
Стены
Из керамического и силикатного полнотелого кирпича толщиной 380 мм (1,5 кирпича) 684 кг/м2
То же толщиной 510 мм (2 кирпича) 918 кг/м2
То же толщиной 640 мм (2,5 кирпича) 1152 кг/м2
То же толщиной 770 мм (3 кирпича) 1386 кг/м2
Из керамического пустотелого кирпича толщиной 380 мм 532 кг/м2
То же 510 мм 714 кг/м2
То же 640 мм 896 кг/м2
То же 770 мм 1078 кг/м2
Из силикатного пустотелого кирпича толщиной 380 мм 608 кг/м2
То же 510 мм 816 кг/м2
То же 640 мм 1024 кг/м2
То же 770 мм 1232 кг/м2
Из бруса (сосна) толщиной 200 мм 104 кг/м2
То же толщиной 300 мм 156 кг/м2
Каркасные с утеплением толщиной 150 мм 50 кг/м2
Перегородки и внутренние стены
Из керамического и силикатного кирпича (полнотелого) толщиной 120 мм 216 кг/м2
То же толщиной 250 мм 450 кг/м2
Из керамического кирпича пустотелого толщиной 120 мм (250 мм) 168 (350) кг/м2
Из силикатного кирпича пустотелого толщиной 120 мм (250 мм) 192 (400) кг/м2
Из гипсокартона 80 мм без утеплителя 28 кг/м2
Из гипсокартона 80 мм с утеплителем 34 кг/м2
Перекрытия
Железобетонные сплошные толщиной 220 мм с цементно-песчаной стяжкой 30 мм 625 кг/м2
Железобетонные из пустотных плит 220 мм со стяжкой 30 мм 430 кг/м2
Деревянное по балкам высотой 200 мм с условием укладки утеплителя плотностью не более 100 кг/м3 (при меньших значениях обеспечивается запас по прочности, поскольку самостоятельные расчеты не имеют высокой точности) с укладкой в качестве напольного покрытия паркета, ламината, линолеума или ковролина 160 кг/м2
Кровля
С покрытием из керамической черепицы 120 кг/м2
Из битумной черепицы 70 кг/м2
Из металлической черепицы 60 кг/м2

Также потребуется рассчитать собственную массу фундамента дома. Перед этим нужно определиться с глубиной его заложения. Она зависит от следующих факторов:

  • глубина промерзания почвы;
  • уровень расположения грунтовых вод;
  • наличие подвала.

При залегании на участке крупнообломочных и песчаных грунтов (средний, крупный) можно не углублять подошву дома на величину промерзания. Для глин, суглинков, супесей и других неустойчивых оснований, необходима закладка на глубину промерзания грунта в зимний период. Определить ее можно по формуле в СП «Основания и фундаменты» или по картам в СНиП «Строительная климатология» (этот документ сейчас отменен, но в частном строительстве может быть использован в ознакомительных целях).

При определении залегания подошвы фундамента дома важно контролировать, чтобы она располагалась на расстоянии не менее 50 см от уровня грунтовых вод. Если в здании предусмотрен подвал, то отметка основания принимается на 30-50 см ниже отметки пола помещения.

Определившись с глубиной промерзания, потребуется подобрать ширину фундамента. Для ленточного и столбчатого ее принимают в зависимости от толщины стены здания и нагрузки. Для плитного назначают так, чтобы опорная часть выходила за пределы наружных стен на 10 см. Для свай сечение назначается расчетом, а ростверк подбирается в зависимости от нагрузки и толщины стен. Можно воспользоваться рекомендациями по определению из таблицы ниже.

Тип фундамента Способ определения массы
Ленточный железобетонный Умножают ширину ленты на ее высоту и протяженность. Полученный объем нужно перемножить на плотность железобетона — 2500 кг/м3. Рекомендуем: Расчет ленточного фундамента.
Плитный железобетонный Умножают ширину и длину здания (к каждому размеру прибавляют по 20 см на выступы на границы наружных стен), далее выполняют умножение на толщину и плотность железобетона. Рекомендуем: Расчет плитного фундамента по нагрузке.
Столбчатый железобетонный Площадь сечения умножают на высоту и плотность железобетона. Полученное значение нужно помножить на количество опор. При этом вычисляют массу ростверка. Если у элементов фундамента имеется уширение, его также необходимо учесть в расчетах объема. Рекомендуем: Расчет столбчатого фундамента.
Свайный буронабивной То же, что и в предыдущем пункте, но нужно учесть массу ростверка. Если ростверк изготавливается из железобетона, то его объем перемножают на 2500 кг/м3, если из древесины (сосны), то на 520 кг/м3. При изготовлении ростверка из металлопроката потребуется ознакомиться с сортаментом или паспортом на изделия, в которых указывается масса одного погонного метра. Рекомендуем: Расчет буронабивных свай.
Свайный винтовой Для каждой сваи изготовитель указывает массу. Нужно умножить на количество элементов и прибавить массу ростверка (см. предыдущий пункт). Рекомендуем: Расчет винтовых свай.

На этом расчет нагрузки на фундамент не заканчивается. Для каждой конструкции в массе нужно учесть коэффициент надежности по нагрузке. Его значение для различных материалов приведено в СП «Нагрузки и воздействия». Для металла он будет равен 1,05, для дерева — 1,1, для железобетона и армокаменных конструкций заводского производства — 1,2, для железобетона, который изготавливается непосредственно на стройплощадке — 1,3.

Временные нагрузки

О снеге, который также относится к временным нагрузкам поговорим ниже отдельно. Другие временные воздействия на фундамент необходимо учитывать при проектировании. Их значения берутся из нормативных документов. Нет необходимости высчитывать вес каждого предмета мебели и распределять его по площади. Для жилых зданий в среднем можно принимать 150 кг/м2 равномерно распределенной нагрузки. Для чердаков принимают 70 кг/м2. Также учитывают коэффициенты надежности равный 1,3. То есть для дома в 150 м2 с чердаком в 20 м2 общее значение составляет 26000·1,3 = 33800 кг

На перекрытия

Так как при проектировании и строительстве невозможно точно определить значение показателя воздействия на перекрытия, к весу конструкции перекрытия добавляют нормативное значение равномерно распределенной нагрузки – Рt (Таблица 8.3 СП 20.13330.2011), действующей на 1 м2.

дом,6х9,планировка.jpg

Пример:

Для жилых зданий она равна 1,5 кПа (150 кг/м2). При расчете получаем:

Sперекрытия х 150 кг/м2 х количество перекрытий

Нагрузки от людей (животных, мебели, оборудования) на перекрытия = 54 м2 х 150 кг/м2 х 2 = 16 200 кг =16,2 т.

Снеговая

Чтобы рассчитать климатические нагрузки на фундамент, нужно учесть снеговой район (вес снегового покрова на 1 м2) и конструктив покрытия здания (чем больше его уклон, тем меньше воздействие). Это требование раздела 10 СП 20.13330.2011.

Учет района строительства важен, так как вес снегового покрова сильно отличается для разных регионов. Для центральной части Российской Федерации он составляет 200 кгс/м2, для значительной части Поволжья – 250 кгс/м2, а для отдельных районов Сибири – уже 350 кгс/м2.

Карта снеговых районов РФ

Пример:

Sкрыших Расчетный вес снегового покрова х коэффициент уклона покрытия (принимаем равным 0,7 – для наиболее типовых покрытий с уклоном от 30° до 45°) х коэффициент надежности по нагрузке (принимаем равным 1,4).

Для Центральной России получаем:

92 м2 х 0,2 т/м2 х 0,7 х 1,4 = 18,0 т

Для районов Поволжья:

92 м2 х 0,25 т/м2х 0,7 х 1,4 = 22,5 т

Для районов Сибири:

92 м2 х 0,35 т/м2 х 0,7 х 1,4 = 31,6 т

Ветровая

Рассчитанная ветровая нагрузка может иметь отрицательное значение, это будет означать, что вес надземной конструкции сократился. Поэтому иногда этим показателем пренебрегают.

Но если расчет выполняется для легкого сооружения, характеризующегося большой парусностью, тот же показатель будет иметь принципиальное значение, так как из-за этого может возрасти выдергивающее и горизонтальное воздействие на сваи.

В нашем примере расчетом ветровой нагрузки можно пренебречь.

Снеговые нагрузки

из-за снега нагрузки на фундамент растут

Снежный покров, который собирается на кровле в холодный период года, необходимо учитывать при расчете нагрузки на грунт. Количество снега в регионах отличается. Для проектирования используют нормативные значения веса снегового покрова, взятые из строительных правил. В СНиП территория разделена на снеговые районы и указана нормативная нагрузка в них:

  • I – 80 кг/м2;
  • II – 120 кг/м2;
  • III – 180 кг/м2;
  • IV – 240 кг/м2;
  • V – 320 кг/м2;
  • VI – 400 кг/м2;
  • VII – 480 кг/м2;
  • VIII – 560 кг/м2.

Расположение районов лучше смотреть на карте в нормативных документах. В общем, для европейской части южные регионы относят к I–II району (громе горной части, которая принадлежит VIII району), центральные области (в том числе Москва и Санкт-Петербург) к III, Тверь, Нижний Новгород, Казань к IV, север к V снеговому району.

Кроме этого учитывают и конструкцию крыши, ее уклон. Для этого применяют коэффициент перехода μ (мю). Он составляет:

  • при уклоне до 30° μ=1;
  • 30–60° μ=0,7:
  • круче 60° – μ=0.

Имея все значения – площадь крыши, нормативные значения веса снежного покрова, уклон – высчитывают максимальную нагрузку на фундамент от снега: S=Sнорм · μ. При площади крыши 30 м2 с уклоном 30° в Москве общее значение будет: S=180×1×30 = 5400 кг.

Определение значения для расчета

При расчете фундамента дома потребуется не общая его масса, а та нагрузка, которая приходится на определенный участок. Действия здесь зависят от типа опорной конструкции здания.

Тип фундамента Действия при расчете
Ленточный Для расчета ленточного фундамента по несущей способности нужна нагрузка на погонный метр, исходя из нее рассчитывается площадь подошвы для нормальной передачи массы дома на основание, исходя из несущей способности грунта (точное значение несущей способности грунта можно узнать только с помощью геологических изысканий). Полученную в сборе нагрузок массу нужно разделить на длину ленты. При этом учитываются и фундаменты под внутренние несущие стены. Это самый простой способ. Для более подробного вычисления потребуется воспользоваться методом грузовых площадей. Для этого определяют площадь, с которой передается нагрузка на определенный участок. Это трудоемкий вариант, поэтому при строительстве частного дома можно воспользоваться первым, более простым, способом.
Плитный Потребуется найти массу, приходящуюся на каждый квадратный метр плиты. Найденную нагрузку делят на площадь фундамента.
Столбчатый и свайный Обычно в частном домостроении заранее задают сечение свай и потом подбирают их количество. Чтобы рассчитать расстояние между опорами с учетом выбранного сечения и несущей способности грунта, нужно найти нагрузку, как в случае с ленточным фундаментом. Делят массу дома на длину несущих стен, под которые будут установлены сваи. Если шаг фундаментов получится слишком большим или маленьким, то сечение опор меняют и выполняют расчет заново.

Зачем проводятся расчёты нагрузки на фундамент

Расчет нагрузки, которую будет переносить фундамент в процессе эксплуатации, является ключевым этапом проектирования любого основания. Исходя из данных расчетов определяются необходимые несущие характеристики будущего фундамента, его типоразмер и опорная площадь.

Определяемые нагрузки веса здания, снегового и ветрового воздействия, а также эксплуатационного давления, также сопоставляются с несущей способностью грунта на строительной площадке, поскольку несущая способность почвы, в некоторых случаях, может быть меньшей, чем несущие свойства самого фундамента.
Возможный результат неправильного расчета нагрузок на фундамент дома

Ответственное отношение к проведению данных расчетов гарантирует, что фундамент под конкретное здание будет подобран правильно. В противном случае, вы рискуете построить дом на слишком слабом фундаменте, что приведет к его разрушению и деформации, либо обустроить фундамент с недостаточной опорной площадью, который под весом здания просто осядет в грунт.

Определение нагрузок на фундамент и сопоставление их с несущей способностью грунта лучше всего доверить профессиональным проектировочным организациям, которые выполнят все расчеты согласно строительных норм. В случае, если вы решились сделать это самостоятельно, крайне важно досконально изучить методику проведения данных расчетов.

Что собой представляет масса здания?

Пример некоторых вычислений веса здания для определения нагрузки на фундамент
Пример некоторых вычислений веса здания для определения нагрузки на фундамент

Многие проектировщики считают, что для расчета массы здания будет достаточно получить данные о несущих стенах и перекрытиях. На самом деле, все не так просто.

Масса здания – это суммарная масса всех строительных материалов, необходимая для возведения несущих и промежуточных стен, а также способность стен выдерживать массу перекрытий и конструкций крыши с учетом снегового фактора. Поэтому, масса здания – это сумма:

  1. Масс конструкций несущих стен, промежуточных стенок, перегородок и перекрытий.
  2. Массы крыши вместе с кровельными материалами, несущими балками и стопорами, обеспечивающими способность зданию выдерживать резкие порывы ветра.
  3. Вес коммуникаций, труб и канализационных систем, проектируемых и будущих.
  4. Массы строительных материалов и изделий для фундамента, обеспечивающих способность выдерживать грунтовые подвижки и воздействие влаги.
  5. Мебели и бытовой техники (принимается часто 1−5% от массы несущих стен здания).

Таким образом, провести расчет массы самого здания можно только по проекту. Причем, часто сделать это правильно, технически не представляется возможным.

Обычный сбор информации о сооружении тут не поможет, нужно обращаться к услугам производителей, которые предоставят всю информацию о строительных материалах, запроектированных в данном индивидуальном здании. Также возможны ошибки в расчетах, поэтому лучше сразу использовать готовые формулы.

Расчет фундамента

Разобравшись с характеристиками грунта, можно приступать к расчету веса дома. Каждый вид фундамента требует своего подхода, поэтому говорить обо всём и сразу не получится. Рассмотрим, как рассчитать нагрузку на фундамент на примере плитного монолита.

Исходные данные для расчета нагрузки на фундамент

В качестве источника нагрузки на грунт возьмем двухэтажный дом 6 × 8 метров с внутренней силовой стеной.

исходные данные для расчета нагрузки на фундамент

Конструктивные элементы дома Площадь элементов
Площадь кровли 70 м²
Площадь чердачного перекрытия 50 м²
Общая площадь перекрытия первого и второго этажа 100 м²
Площадь внешних стен 160 м²
Площадь внутренних силовых стен 50 м²
Общий периметр фундамента 34 м

В зависимости от конкретной планировки дома, конструкции фундамента и крыши, площади элементов будут различаться. Каждый проект дома необходимо тщательно анализировать и просчитывать элементы. Представленные расчеты носят рекомендательный характер и служат для раскрытия методики анализа.

Для расширения области расчетов рассмотрим два варианта перекрытий – на деревянных лагах и с бетонными пустотными плитами.

Учет необходимых параметров

Влияние грунтового основания на фундамент
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.

Анализ грунта

Проектируя фундамент, можно самостоятельно выполнить геодезический анализ грунта, узнав:

  • Тип почвы.
  • Уровень расположения грунтовых вод.

Также необходимо узнать уровень промерзания грунта, в чем могут помочь карты с такими данными.

уровень промерзания грунта

Используя ручной бур, по периметру площадки и в центре делается несколько скважин, глубиной до 2,5 м, в результате чего можно увидеть, какой тип почвы, а на следующий день можно увидеть, появилась ли в ней вода, и какой ее уровень.

Что касается типа почвы, то разобраться в этом непростом вопросе поможет дополнительная информация:

  • Если при извлечении бура почва рассыпается – это песчаный грунт.
  • Из извлеченного грунта можно скатать цилиндр, но при этом он весь покрывается трещинами – это супеси.
  • Получается скатать цилиндр, но при попытке согнуть он ломается – это легкий суглинок.
  • Скатанный цилиндр на изгибе покрывается многочисленными трещинами – это тяжелый суглинок, в составе которого много глины.
  • Цилиндр скатывается легко, на изгибе не ломается и не трескается – перед нами глинистый грунт.

Используя полученные данные, можно определить какой тип фундамента лучше всего сделать на этом участке и нужно ли делать для него дренажную систему.

Определение несущей способности грунта

Ниже приведена таблица, с помощью которой можно разобраться с несущей способность грунта. Зная, какой тип грунта вы извлекли при пробном бурении, не составит его найти в таблице, и получить больше информации.

Тип почвыНесущая способность
Супесь От 2 до 3 кгс/см2
Щебенистая почва с пылевато -песчаным заполнителем 6 кгс/см2
Плотная глина От 4 до 3 кгс/см2
Щебенистая почва с заполнителем из глины От 4 до 4.5 кгс/см2
Среднеплотная глина От 3 до 5 кгс/см2
Гравийная почва с песчаным заполнителем 5 кгс/см2
Влагонасыщенная глина От 1 до 2 кгс/см2
Гравийная почва с заполнителем из глины От 3.6 до 6 кгс/см2
Пластичная глина От 2 до 3 кгс/см2
Крупный песок Среднеплотный – 5, высокоплотный – 6 кгс/см2
Суглинок От 1.9 до 3 кгс/см2
Средний песок Среднеплотный – 4, высокоплотный – 5 кгс/см2
Песок, супеси, глина, суглинок, зола От 1.5 до 1.9 кгс/см2
Мелкий песок Среднеплотный – 3, высокоплотный – кгс/см2
Сухая пылеватая почва Среднеплотная – 2.5, высокоплотная – 3 кгс/см2
Водонасыщенный песок Среднеплотный  – 2, высокоплотный – 3 кгс/см2
Влажная пылеватая почва Среднеплотная – 1.5, высокоплотная 2 кгс/см2
Водонасыщенная пылеватая почва Среднеплотная – 1, высокоплотная – 1.5 кгс/см2

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.

Геологические условия участка

Исследование грунта

Для частного дома проводить дорогостоящие геологические исследования нецелесообразно. Все, что необходимо узнать это:

  • тип грунта;
  • уровень нахождения грунтовых вод;
  • наличие линз слабого грунта.

Это можно определить двумя способами:

  • отрывка шурфов;
  • бурение.

Исследование почвы необходимо проводить на 50 см ниже предполагаемой отметки ленточного фундамента, которая на данном этапе принимается в зависимости от наличия подвала и величины промерзания (подробнее в следующем пункте).

Шурфы представляют собой ямы прямоугольного сечения, земляные работы можно проводить с помощью обычной лопаты. Грунт анализируется по стенкам откопанного шурфа. Бурение в условиях самостоятельного возведения дома можно проводить ручным буром. Анализ проводят по почве на лопастях инструмента.

Необходимо выбрать несколько точек для исследования, все они располагаются под пятном застройки дома. Одну скважину или шурф  делают в самой низкой точке участка. Чем больше точек для исследования взять, тем точнее будут результаты, но главное не переусердствовать.

Если грунтовые воды не найдены, можно принимать фундаменты глубокого заложения и обустраивать в доме подвальные помещения. Если УГВ располагается на глубине 1 м от поверхности земли и ниже, самым простым решением станет устройство мелкозаглубленных опор (50-60 см). Более сложным для выполнения вариантом будет устройство заглубленной ленты с дренажом и надежной гидроизоляцией подвала (снаружи и изнутри).

По типу найденных грунтов определяют их несущую способность, которая потребуется в дальнейшем расчете.

Тип грунта Несущая способность, кг/см2
Галечный с глиной 4,5
Гравий 4,0
Крупнозернистый песчаный 6,0
Среднезернистый песчаный 5,0
Мелкозернистый песчаный 4,0
Пылеватый песчаный* 2,0
Супеси и суглинки 3,5
Глины 6,0
Просадочные грунты* 1,5
Насыпной уплотненный* 1,5
Насыпной неуплотненный* 1,0

* грунт не подходит в качестве основания. Требуется полная его замена на песок крупной или средней фракции. В данном случае лучше остановиться на применении свайного фундамента или монолитной плиты.

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

Сбор нагрузок

Сбор нагрузок

Нагрузки разделяют на два типа: временные и постоянные. Постоянные — масса конструкций здания, временные — людей, мебели, оборудования, снега.

Чтобы рассчитать все значения достаточно воспользоваться таблицей.

Тип нагрузки Величина
Кирпичные стены толщиной 510 мм 920 кг/м2
Кирпичные стены толщиной 640 мм 1150 кг/м2
Стены из бруса толщиной 150 мм 120 кг/м2
Стены из бруса толщиной 200 мм 160 кг/м2
Утепленные каркасные стены толщиной 150 мм 30-50 кг/м2
Гипсокартонные перегородки 80 мм без утеплителя 27,2 кг/м2
Гипсокартонные перегородки 80 мм с утеплителем для шумоизоляции 33,4 кг/м2
Железобетонное перекрытие сборными плитами толщиной 220 мм и цементно-песчаной стяжкой толщиной 30 мм 625 кг/м2
Деревянное перекрытие по балкам с утеплителем плотностью до 200 кг/м3 100-150 кг/м2
Фундамент железобетонный 2500 кг/м3
Кровельный пирог в зависимости от типа покрытия, кг/м2
Металлическая черепица 40-60
Керамическая черепица 80-120
Гибкая черепица 50-70
Временные нагрузки
Полезная (мебель и оборудование) 150 кг/м2
Снег
Читайте также:  Как посчитать номинальный ток трансформатора - все способы

Каждое значение, перед тем как взять в расчет, требуется умножить на коэффициент надежности по нагрузке. Для металлических элементов он составляет 1,05, для деревянных — 1,1, для железобетонных заводского изготовления — 1,2, для железобетонных, изготавливаемых на стройплощадке — 1,3. Полезная нагрузка умножается на 1,2, а снеговая на 1,4. При уклоне кровли свыше 60 градусов нагрузку от снега в расчет принимают равной нулю.

Уровень углубления основы


Этот показатель в основном зависит от уровня глубины промерзания структуры грунта, а также его строения. В каждом регионе нормативная величина отличается, поэтому необходима специальная таблица, которая и поможет в данном вопросе. Ее составляли ведущие метеорологи страны, которые имеют широкий опыт работы в своей отрасли.

Для надежной эксплуатации основание необходимо углублять с небольшим запасом, то есть ниже промерзающего уровня. Для того чтобы было более понятно, необходимо привести наглядный пример расчетов размещения фундамента на глубину.

Например: строительство основания планируется в городе Смоленск, а грунт, расположенный на участке – супесь. В таблице необходимо найти требуемый город и значение, которое указано напротив него. Для города, который приведен в примере, глубина составляет 120 см. Данные второй схемы указывают на тип грунта, в котором планируется установить основание более чем, на ¾ значения расчетного уровня глубины. Но при этом глубина не должна быть ниже, чем 0,7 метров, в результате получается 80 см. Такой показатель считается самым оптимальным для углубления фундамента в регионе, который приведен в примере.

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.

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  
Периметр 40 м Коэффициент по таблице для кирпича 1400 кг/м3
Высота стен 3 м Общий вес стен из кирпича 67200 кг
Площадь стен 120 м2 Площадь стен фундамента при ширине 500 мм 20 м2
Объем стен при толщине стен 400 мм 48 м2 Расчетная нагрузка на 1 м2 фундамента 3360 кг

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
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
1 Площадь крыши 190,4 м 2
2 Снег, коэффициент для Курска 126 кг/м 2
3 Количество скатов 2
4 Площадь нагружаемых стен фундамента 10м 2
5 Снеговая нагрузка 2399 кг

Расчетная снеговая нагрузка на конструкцию ленточного фундамента составляет 2399 кг.

Масса постройки

Масса постройки
Масса постройки складывается из веса всех используемых материалов
Многие специалисты знают, что для расчета массы здания хватит информации о несущих поверхностях и перекрытиях, но все немного сложнее.

Масса возведенной постройки это вес всех строительных материалов, используемых при строении несущих и промежуточных стен, а также их способности выдержать вес перекрытий и крыши при возможном выпадении снега. Масса постройки состоит из:

  • Веса несущих поверхностей, перегородок и перекрытий.

    дом вес

  • Массы крыши с учетом всех дополнительных материалов, которые обеспечивают прочность помещению при сильных порывах ветра.
  • Вес коммуникаций и канализации.
  • Вес строительных изделий для основания, которые позволяют ему выдерживать влияние влаги и грунтовые сдвиги.
  • Внутреннее обустройство здания. Зачастую берется показатель от 1 до 5 % от веса несущих конструкций.

Исходя из этого, выполнить расчет массы самой постройки можно только по проекту. Причем рассчитать массу правильно технически невозможно.

Расчет количества бетона, проволоки и арматуры

Определившись с размерами фундамента, нужно просчитать, сколько арматуры, проволоки и бетона нам понадобится.

С последним как раз всё просто. Объём бетона равен объёму фундамента, который мы уже нашли, когда считали нагрузку на грунт.

А вот какой использовать металл для армирования, ещё не решено. Здесь всё зависит от вида основания.

Арматура в ленточном основании


Для данного типа фундамента используют лишь два пояса армирования и арматуру толщиной до 12 мм. Горизонтальные продольные прутья арматуры подвергаются большей нагрузке, чем вертикальные или поперечные.

Поэтому по горизонтали кладут ребристую арматуру, а по вертикали – гладкую.

Длину ребристой арматуры несложно высчитать, если умножить общую длину основания на количество рядов прутков. Если фундамент узкий (40 см), достаточно и двух продольных прутков на каждый пояс. В противном случае, количество арматуры в поясе придётся увеличить.

Поперечные прутья монтируют через каждые 0,5 м, отступая по 5-10 см от края фундамента. Определяем количество соединений, поделив всю длину фундамента на 0,5 (шаг между пересечениями) и прибавив 1.

Чтобы найти длину гладкой арматуры, необходимой для одного пересечения, используем формулу:

(ШФ — 2*от)*2 + (ВФ – 2*от)*Р, где ШФ и ВФ – ширина и высота фундамента, от – отступ от края фундамента, Р – количество рядов арматуры в поясе.

количество необходимой для фундамента гладкой арматуры

Затраты вязальной проволоки для фундамента – это произведение расхода проволоки для одной связки (30 см), количества связок на одном пересечении (приравнивается к количеству рядов арматуры, помноженному на 4) и количества соединений.

Арматура в плитном основании

Для плитного основания применяют ребристую арматуру толщиной 10 мм и больше, укладывая её сеткой, с шагом в 20 см.

То есть на два пояса армирования понадобится:

2*(ШФ*(ДФ/0,2+1) + ДФ*(ШФ/0,2+1)) м арматуры, где ШФ – ширина, ДФ – длина фундамента.

пересечение верхней сетки соединить с соответствующим пересечением нижней

Учитывая толщину плиты и удалённость каркаса от поверхности плиты, определим необходимое для соединения поясов количество арматуры, используя формулу:

((ДФ/0,2+1)*(ШФ/0,2+1))*(ТП-2*от), где ТП – толщина плиты, от – отступ от поверхности.

сколько арматуры понадобится для плитного фундамента

Длина вязальной проволоки рассчитывается, исходя из формулы:

(ДФ/0,2+1)*(ШФ/0,2+1)*4*0,3

Арматура в столбчатом основании

При армировании фундаментных столбиков используют ребристые прутки толщиной 10-12 мм в вертикальной плоскости и гладкие шестимиллиметровые – в горизонтальной плоскости. Соединяют арматуру через каждые 40-50 см высоты столба.

Длина ребристой арматуры составляет:

КС*ДС*КП, где КС – количество столбиков, ДС – длина каждого столбика, КП – количество прутьев в одном столбике.

Количество гладкой арматуры:

Рмп*КП*Ксс, где Рмп – расстояние между ребристыми прутьями, КП – количество прутьев в столбике, Ксс – количество соединений в одном столбе.

Расход вязальной проволоки соответствует формуле:

0,3*КП*Ксс*КС

Определение глубины заложения фундамента

Глубина заложения зависит от глубины промерзания и типа грунта. В таблице приведены справочные величины глубины промерзания грунта в различных регионах.

Глубина заложения фундамента в общем случае должна быть больше глубины промерзания, но есть исключения, обусловленные типом грунта, они указаны в таблице 2.

Глубина заложения фундамента необходима для последующего расчета нагрузки на почву и определения его размеров.

Определяем глубину промерзания грунта по таблице 1. Для Москвы она составляет 140 см. По таблице 2 находим тип почвы – суглинки. Глубина заложения должна быть не менее расчетной глубины промерзания. Исходя из этого глубина заложения фундамента для дома выбирается 1,4 метра.

Расчет нагрузки перекрытий

Перекрытия, как и крыша, опираются обычно на две противоположные стороны фундамента, поэтому расчет ведется с учетом площади этих сторон. Площадь перекрытий равна площади здания. Для расчета нагрузки перекрытий нужно учитывать количество этажей и перекрытие подвала, то есть пол первого этажа.

Площадь каждого перекрытия умножают на удельный вес материала из таблицы 4 и делят на площадь нагруженной части фундамента.

Таблица расчет веса перекрытий и их нагрузка на фундамент

  1. Площадь перекрытий равна площади дома – 80 м2. В доме два перекрытия: одно из железобетона и одно – деревянное по стальным балкам.
  2. Умножаем площадь железобетонного перекрытия на удельный вес из таблицы 4: 80·500=40000 кг.
  3. Умножаем площадь деревянного перекрытия на удельный вес из таблицы 4: 80·200=16000 кг.
  4. Суммируем их и находим нагрузку на 1 м2 нагружаемой части фундамента: (40000+16000)/8=7000 кг/м2.

Расчет по несущей способности грунта


В процессе рассчитывается ширина, высота, давление на подошву и другие критерии. Основание считается надежным, если произведение нижней площади на несущую способность будет больше, чем нагрузки от веса здания.

Формула S · H > P, где:

  • S — площадь подошвы, м²;
  • H — несущая способность, кг/м²;
  • P — масса строения со всеми нагрузками, кг.

Расчет фундамента для дома ведется по следующей методике:

  • определяется показатель сопротивления грунта нагрузкам;
  • высчитывается общий вес строения;
  • находится величина давления на почву;
  • сравнивается нагрузка и несущая способность земли, вносятся исправления в размерные параметры.

Снеговую массу на кровле можно высчитать по удельному весу покрова. Например, в средней полосе показатель составляет 100 кг/м². Если в здании есть нестандартный объект, например, бассейн, его вес прибавляется к общей массе.

Вес людей для загородного дома, квартиры в городе и коттеджа считается по формуле Рл. = 400 кг/м² · Sп., где:

  • Рл. — вес людей, кг;
  • Sп. — площадь дома, м².

В результате выбирается правильное равновесие показателей для обеспечения устойчивости и прочности дома. Расчет исключает сдвиг подошвы и опрокидывание конструкции.

В проекте учитывается направление нагрузок, например, наклонные, вертикальные или горизонтальные. Для этого применяются коэффициенты, которые есть в справочниках конструктора и проектировщика.

Расчет нагрузки стен

Нагрузка стен определяется как объем стен, умноженный на удельный вес из таблицы 5, полученный результат делят на длину всех сторон фундамента, умноженную на его толщину.


Таблица – Удельный вес стен

  1. Площадь стен равна высоте здания, умноженной на периметр дома: 3·(10·2+8·2)=108 м2.
  2. Объем стен – это площадь, умноженная на толщину, он равен 108·0,4=43,2 м3.
  3. Находим вес стен, умножив объем на удельный вес материала из таблицы 5: 43,2·1800=77760 кг.
  4. Площадь всех сторон фундамента равна периметру, умноженному на толщину: (10·2+8·2)·0,4=14,4 м2.
  5. Удельная нагрузка стен на фундамент равна 77760/14,4=5400 кг.

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».

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 стен кПа Кгс/м3
С использованием утеплителя на деревянном каркасе или на каркасе из легкого профиля, обшитого листовым материалом 3 300
Брус или бревно 6 600
Стены газобетонные 6 600
Шлакоблоки 12 1200
Ракушечник 15 1500
Пустотелый кирпич 14 1400
Полнотелый кирпич 18 1800

Расчет общей нагрузки на 1 м2 грунта

Результаты предыдущих расчетов суммируются, при этом вычисляется максимальная нагрузка на фундамент, которая будет больше для тех его сторон, на которые опирается крыша.

Условное расчетное сопротивление грунта R0 определяют по таблицам СНиП 2.02.01—83 «Основания зданий и сооружений».

  1. Суммируем вес крыши, снеговую нагрузку, вес перекрытий и стен, а также фундамента на грунт: 300+1386+7000+5400+2525=16 611 кг/м2=17 т/м2.
  2. Определяем условное расчетное сопротивление грунта по таблицам СНиП 2.02.01—83. Для влажных суглинков с коэффициентом пористости 0,5 R0 составляет 2,5 кг/см2, или 25 т/м2.

Из расчета видно, что нагрузка на грунт находится в пределах допустимой.

Формула Терцаги

Формула Терцаги описывает закономерность уплотнения грунтов и их компрессионное сжатие. Для исследования грунтов редко выбирают метод трехосного сжатия ввиду его сложности, метод одноосного сжатия можно применять лишь к узкому кругу грунтов. Именно поэтому Терцаги рассматривает одноосное сжатие в жесткой таре, где стенки не дают образцу деформироваться.

По мере уплотнения, то есть сокращения объема полостей, давление возрастает. В результате становится понятно, то сумма деформаций образца составляется из пластической и остаточной деформации. (ξ1= ξp+ ξв)

При выполнении повторного нагружения основанию передаются только упругие деформации.

Расчёт нагрузки на столбчатый фундамент

Определение нагрузки на фундамент столбчатого типа, осуществляется по одной формуле. Здесь надо учитывать, что воздействие здания будет распределяться между всеми существующими опорами. Требуется умножить площадь сечения столба (Sс) на высоту (H). Результатом вычисления станет получение объёма, который следует перемножить с плотностью материала, используемого для возведения фундамента (q)и общим числом столбиков, заглубляемых в почву.

  • Вычисления будут проводиться по следующей формуле: Pфc= Sс× H× q×N.
  • Определить суммарное сечение, можно по следующей формуле: Sсо= Sс × N.

Вычислить величину нагрузки на сваи, можно разделив массу дома на его опорную площадь, что будет выглядеть следующим образом: P/Sсо.
Важно! Если при проведении расчётов выясняется, что грунтовое давление превышает допустимые значения, то следует изменить используемые параметры и прибегнуть к расширению опорной площади. Требуется увеличить число опор и сделать их большего диаметра, что поможет получить основание с нужными параметрами.

Расчёт нагрузки на свайный фундамент

Особенностью расчёта свайного основания, является необходимость выявления массы здания (P), которая делится на количество опор.
Внимание! Требуется подбирать сваи с нужными показателями длины и необходимыми прочностными характеристикам, принимая во внимание геологические характеристики грунта. Так как в процессе эксплуатации свайный фундамент несет те же нагрузки, что и остальные виды фундамента — от массы здания, полезного давления, снежного покрова и ветра.

Рассчитывать нагрузку на свайный фундамент необходимо для того, чтобы в дальнейшем при проектировании ее можно было сопоставить с максимально допустимой нагрузкой на грунт строительной площадки, и при необходимости увеличить число свай либо сечение используемых опор Чтобы сопоставить допустимые нагрузки на свайный фундамент и грунт необходимо выполнить следующие расчеты:

  • Определить вес здания и все сопутствующие нагрузки, просуммировать их и умножить на коэффициент запаса надежности;
  • Определить опорную площадь одной сваи по формуле: «r2 * 3.14» (r- радиус сваи, 3,14 — константа), после чего вычислить общую опорную площадь основания, умножив полученную величину на количество свай в фундаменте;
  • Рассчитать фактическую нагрузку на 1 см2 грунта: массу здания разделяем на опорную площадь фундамента;
  • Полученную нагрузку сопоставить с нормативной допустимой нагрузкой на грунт.

Для примера: дом массой 95 тонн. (с учетом снеговых и ветровых нагрузок) строится на фундаменте из 50 буронабивных свай, общая опорная площадь которых составляет 35325 см2. Грунт на участке представлен твердыми глинистыми породами, которые выдерживают нагрузку в 3 кг/см2.

  • Фактическая нагрузка на грунт: 95000/35325 = 2,69 кг/см2.

Как показывают расчеты, нагрузки от здания, передаваемые фундаментов на грунт, позволяют реализовывать данный проект в конкретных грунтовых условиях.
Важно! Если бы нагрузки были больше допустимых, потребовалось бы увеличить опорную площадь фундамента, увеличив количество свай либо их сечение.

Расчет на деформацию грунта


При расчете учитывается проектное сопротивление почвы на уровне размещения фундаментной подошвы. При заглублении на 1,5 метра и ниже показатель грунта берется из таблиц.

Некоторые значения:

  • гравий с песчаным или глинисто-пылеватым заполнителем — 4 — 5 кг/см²;
  • щебень с аналогичным наполнителем — 4,5 – 6 кг/см²;
  • крупные и средние пески средней и высокой плотности — 2,5 – 4,5 кг/см²;
  • пылеватые и мелкие пески маловлажные и влажные — 1,5 – 2 кг/см².
  • супеси (пористость 0,3 – 0,7) — 2 – 4 кг/см²;
  • суглинки — 1 – 4 кг/см²;
  • глины — 1 – 9 кг/см².

Если фундамент углубляется меньше 1,5 м, плотность под нижней границей будет отличаться. Для расчета применяется формула R = 0.005 · Ro · (100 + h / 3), где:

  • Rо — значение из таблицы для глубины 1,5 м;
  • H — расчетная глубина.

Деформации опор строений бывают осадочными и просадочными. Первый вид включает понятия: полное, среднее или дополнительное оседание под нагрузкой, что определяется количеством измененных участков. Дополнительные деформации бывают от увлажнения дождем и талым снегом, при неправильно выполненной отмостке вокруг дома. Основания осаждаются из-за динамического действия оборудования, протечек канализации, водопровода.

Просадки – провальные деформации, при которых грунт изменятся коренным образом. Для их предупреждения лессовидные и рыхлые песчаные почвы уплотняются, мерзлые грунты оттаиваются.

Расчет снеговой нагрузки

Снеговая нагрузка передается на фундамент через кровлю и стены, поэтому нагружены оказываются те же стороны фундамента, что и при расчете крыши. Вычисляется площадь снежного покрова, равная площади крыши. Полученное значение делят на площадь нагруженных сторон фундамента и умножают на удельную снеговую нагрузку, определенную по карте.

  1. Длина ската для крыши с уклоном в 25 градусов равна (8/2)/cos25° = 4,4 м.
  2. Площадь крыши равна длине конька умноженной на длину ската (4,4·10)·2=88 м2.
  3. Снеговая нагрузка для Подмосковья по карте равна 126 кг/м2. Умножаем ее на площадь крыши и делим на площадь нагруженной части фундамента 88·126/8=1386 кг/м2.

Нагрузка от 1 м2 горизонтальной проекции крыш

Тип кровли кПа кгс/м2
Покрытие рубероидом 0,3-0,5 30-50
Керамическая черепица при уклоне 45° 0,6-0,8 60-80
Кровельная сталь при уклоне 27° 0,2-0,3 20-30

Расчёт нагрузки на столбчатый фундамент

Определение нагрузки на фундамент столбчатого типа, осуществляется по одной формуле. Здесь надо учитывать, что воздействие здания будет распределяться между всеми существующими опорами. Требуется умножить площадь сечения столба (Sс) на высоту (H).

Результатом вычисления станет получение объёма, который следует перемножить с плотностью материала, используемого для возведения фундамента (q)и общим числом столбиков, заглубляемых в почву.

  • Вычисления будут проводиться по следующей формуле: Pфc= Sс× H× q×N.
  • Определить суммарное сечение, можно по следующей формуле: Sсо= Sс × N.
Читайте также:  Лампа ДРЛ: технические характеристики и схемы подключения

Вычислить величину нагрузки на сваи, можно разделив массу дома на его опорную площадь, что будет выглядеть следующим образом: P/Sсо.

Если при проведении расчётов выясняется, что грунтовое давление превышает допустимые значения, то следует изменить используемые параметры и прибегнуть к расширению опорной площади. Требуется увеличить число опор и сделать их большего диаметра, что поможет получить основание с нужными параметрами.

Расчёт нагрузки на свайный фундамент

Особенностью расчёта свайного основания, является необходимость выявления массы здания (P), которая делится на количество опор.

Требуется подбирать сваи с нужными показателями длины и необходимыми прочностными характеристикам, принимая во внимание геологические характеристики грунта. Так как в процессе эксплуатации свайный фундамент несет те же нагрузки, что и остальные виды фундамента — от массы здания, полезного давления, снежного покрова и ветра.

Рассчитывать нагрузку на свайный фундамент необходимо для того, чтобы в дальнейшем при проектировании ее можно было сопоставить с максимально допустимой нагрузкой на грунт строительной площадки, и при необходимости увеличить число свай либо сечение используемых опор.

Чтобы сопоставить допустимые нагрузки на свайный фундамент и грунт необходимо выполнить следующие расчеты:

  • Определить вес здания и все сопутствующие нагрузки, просуммировать их и умножить на коэффициент запаса надежности;
  • Определить опорную площадь одной сваи по формуле: «r2 * 3.14» (r- радиус сваи, 3,14 — константа), после чего вычислить общую опорную площадь основания, умножив полученную величину на количество свай в фундаменте;
  • Рассчитать фактическую нагрузку на 1 см2 грунта: массу здания разделяем на опорную площадь фундамента;
  • Полученную нагрузку сопоставить с нормативной допустимой нагрузкой на грунт.

Для примера: дом массой 95 тонн. (с учетом снеговых и ветровых нагрузок) строится на фундаменте из 50 буронабивных свай, общая опорная площадь которых составляет 35325 см2. Грунт на участке представлен твердыми глинистыми породами, которые выдерживают нагрузку в 3 кг/см2.

  • Фактическая нагрузка на грунт: 95000/35325 = 2,69 кг/см2.

Как показывают расчеты, нагрузки от здания, передаваемые фундаментов на грунт, позволяют реализовывать данный проект в конкретных грунтовых условиях.

Если бы нагрузки были больше допустимых, потребовалось бы увеличить опорную площадь фундамента, увеличив количество свай либо их сечение.

Расчет бетона на фундамент

Бетон является важнейшим компонентом фундамента, по сути это его «плоть» и от того насколько качественная смесь используется, зависит большинство характеристик основания. При выборе раствора особое внимание стоит уделять показателю класса (марки) прочности, который определяет предельно-допустимые нагрузки на сжатие полностью сформировавшейся смеси. Выражается в кгс/см², т.е. сколько кг способен выдержать 1 см2 поверхности.

По большей части, марка бетона определяется пропорциями цемента, песка (щебня, гравия) и воды, а также условий при которых раствор затвердевал Всего существует около 15 классов прочности о тМ50 (В3,5) до М800 (B60), но в частном строительстве наиболее распространены марки М100-М400. Соответственно, бетон М100 подходит для легких сооружений – гаражей, бань, оборудования, а М400 – для многоэтажных тяжелых зданий, например, из кирпича. Но в абсолютном большинстве случаев, выбирается бетон марки М300.

С помощью нашего калькулятора, вы получите расчет бетона на фундамент (объем, масса). Все значения будут доступны прямо в интерфейсе – вам не нужно переключаться на другие вкладки. Однако от вас требуется ввести, используемую марку бетона.

Рассчитываем удельный вес перекрытий

Для того чтобы не рассчитывать массу отдельно по каждому материалу для перекрытия, можно воспользоваться приближенной таблицей, в которой указан примерный удельный вес одного квадратного метра перекрытия, для того, чтобы рассчитать полный вес всего перекрытия, необходимо его площадь умножить на данные из таблицы.

Расчет удельного веса перекрытий

В этой таблице уже учтена с запасом нагрузка от бытовых объектов находящихся на перекрытии, поэтому дополнительно считать, сколько весит ванна, а сколько холодильник – не требуется.

Расчет удельного веса кровли

Для расчета нагрузки от кровли, надо знать из какого она материала будет построена, а так же необходимо посчитать площадь крыши. Затем площадь крыши умножить на данные взятые из этой таблицы:

Расчет удельного веса крыши

Кроме нагрузки самой кровли, на фундамент в зимний период будет так же действовать нагрузка создаваемая снегом.

Расчет веса фундамента

Здесь все просто, необходимо рассчитать объем в кубических метрах всего фундамента, т.е. сколько бетона потребуется для заливки, с учетом цокольной части, а затем полученную цифру умножить на 2500.

Почему на 2500? Потому что у железобетона удельный вес составляет 2500 кг в одном кубическом метре.

Расчет количества арматуры для ленточного фундамента

Для ленточных фундаментов применяют два армирующих пояса и арматуру толщиной до 12 мм. При наборе каркаса следует помнить, что вертикальные и поперечные прутья подвергаются меньшей нагрузке, чем продольные.

В качестве вертикальных и поперечных прутьев подойдет катанка, а для горизонтальных применяют рифленую арматуру. Ставятся продольные пруты не реже чем через 40 см, но не менее двух прутков.

Высчитывается необходимое количество рифленой арматуры, перемножая длину ленты на количество рядов прутьев. Поперечные прутки ставятся через каждые 50 см, отступив по 5 см от стенок основания.

Длина катаной арматуры считается по количеству поперечных прутков, умноженных на длину поперечного прутка, и количеству вертикальных прутков, умноженных на длину вертикального прутка. Конструкция собирается при помощи вязальной проволоки, ее количество обсчитывается из расчета около 30 см проволоки на одну скрутку.

Расчет бетона на фундамент производится так — количество использованного бетона равняется объему фундамента. Метод расчета объема фундамента – вычисляется площадь геометрической фигуры, которую он собой представляет (в данном случае произведение длины ленты на ее ширину). Площадь затем умножается на высоту заливки бетона.

Предварительный расчет нагрузки фундамента на грунт

Нагрузку фундамента на грунт расчитывают как произведение объема фундамента на удельную плотность материала, из которого он выполнен, разделенное на 1 м2 площади его основания. Объем можно найти как произведение глубины заложения на толщину фундамента. Толщину фундамента принимают при предварительном расчете равной толщине стен.

  1. Площадь фундамента – 14,4 м2, глубина заложения – 1,4 м. Объем фундамента равен 14,4·1,4=20,2 м3.
  2. Масса фундамента из мелкозернистого бетона равна: 20,2·1800=36360 кг.
  3. Нагрузка на грунт: 36360/14,4=2525 кг/м2.

Расчет общей нагрузки на 1 м2 грунта

Результаты предыдущих расчетов суммируются, при этом вычисляется максимальная нагрузка на фундамент, которая будет больше для тех его сторон, на которые опирается крыша.

Условное расчетное сопротивление грунта R0 определяют по таблицам  СНиП 2.02.01—83 «Основания зданий и сооружений».

  1. Суммируем вес крыши, снеговую нагрузку, вес перекрытий и стен, а также фундамента на грунт: 300+1386+7000+5400+2525=16 611 кг/м2=17 т/м2.
  2. Определяем условное расчетное сопротивление грунта по таблицам СНиП 2.02.01—83. Для влажных суглинков с коэффициентом пористости 0,5 R0 составляет 2,5 кг/см2, или 25 т/м2.

Пример выполнения вычислений

Удобнее всего сбор нагрузок на фундамент дома делать в табличной форме. Пример рассмотрен для следующих исходных данных:

  • дом двухэтажный, высота этажа 3 м с размерами в плане 6 на 6 метров;
  • фундамент ленточный железобетонный монолитный шириной 600 мм и высотой 2000 мм;
  • стены из кирпича полнотелого толщиной 510 мм;
  • перекрытия монолитные железобетонные толщиной 220 мм с цементно-песчаной стяжкой толщиной 30 мм;
  • кровля вальмовая (4 ската, значит, наружные стены по всем сторонам дома будут одинаковой высоты) с покрытием из металлической черепицы с уклоном 45 градусов;
  • одна внутренняя стена посередине дома из кирпича толщиной 250 мм;
  • общая длина гипсокартонных перегородок без утепления толщиной 80 мм 10 метров.
  • снеговой район строительства ll, нагрузка 120 кг/м2 кровли.

Далее рассмотрен пример расчета в табличной форме.

Определение нагрузки Коэффициент надежности Расчетное значение, тонн
Фундамент

0,6 м * 2 м * (6 м * 4 + 6 м) = 36 м3 — объем фундамента

36 м3*2500 кг/м3 = 90000 кг = 90 тонн

1,3 117
Наружные стены

6 м * 4 шт = 24 м — протяженность стен

24 м * 3 м = 72 м2 -площадь в пределах одного этажа

(72 м2 * 2) *918 кг/м2 — 132192 кг = 133 тонны — масса стен двух этажей

1,2 159,6
Внутренние стены

6 м * 2 шт * 3 м = 36 м2 площадь стен на протяжении двух этажей

36 м2 * 450 кг/м2 = 16200 кг = 16,2 тонн — масса

1,2 19,4
Перекрытия

6 м * 6 м = 36 м2 — площадь перекрытий

36 м2*625 кг/м2 = 22500 кг = 22, 5 тонн — масса одного перекрытия

22,5 т * 3 = 67,5 тонн — масса подвального, междуэтажного и чердачного перекрытий

1,2 81
Перегородки

10 м * 2,7 м (здесь берется не высота этажа, а высота помещения) = 27 м2 — площадь

27 м2 * 28 кг/м2 = 756 кг = 0,76 т

1,2 0,9
Кровля

(6 м * 6 м)/cos 45ᵒ (угла наклона кровли) = (6 * 6)/0,7 = 51,5 м2 — площадь кровли

51,5 м2 * 60 кг/м2 = 3090 кг — 3,1 тонн — масса

1,2 3,7
Полезная нагрузка

36м2 * 150 кг/м2 * 3 = 16200 кг = 16,2 тонн (площадь перекрытий и их количество взяты из предыдущих расчетов)

1,2 19,4
Снеговая

51,5 м2 * 120 кг/м2 = 6180 кг = 6,18 тонн (площадь кровля взята из предыдущих расчетов)

1,4 8,7

Чтобы понять пример, эту таблицу нужно смотреть совместно с той, в которой приведены массы конструкций.

Далее необходимо сложить все полученные значения. Итого нагрузка для данного примера на фундамент с учетом собственного веса составляет 409,7 тонн. Чтобы найти нагрузку на один погонный метр ленты, необходимо разделить полученное значение на протяженность фундамента (посчитано в первой строке таблицы в скобках): 409,7 тонн /30 м = 13,66 т/м.п. Это значение берут для расчета.

При нахождении массы дома важно выполнять действия внимательно. Лучше всего уделить этому этапу проектирования достаточное количество времени. Если совершить ошибку в этой части расчетов, потом возможно придется переделывать весь расчет по несущей способности, а это дополнительные затраты времени и сил. По завершении сбора нагрузок рекомендуется перепроверить его, для исключения опечаток и неточностей.

Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.

Размеры дома

Длина наружных стен: 2 * (10 + 12) = 44 м

Длина внутренней стены: 12 м

Общая длина стен: 44 + 12 = 56 м

Высота дома с учетом цоколя = Высота стен цоколя + Высота стен 1-го этажа + Высота стен мансарды + Высота фронтонов = 0.4 + 3 + 1.2 + 2.9 = 7.5 м

Для нахождения высоты фронтонов и площади кровли воспользуемся формулами из тригонометрии.

АВС – равнобедренный треугольник

АС = 10 м (в калькуляторе расстояние между осями АГ)

Угол ВАС = Угол ВСА = 30⁰

ВС = AC * ½ * 1/ cos(30⁰) = 10 * 1/2 * 1/0.87 = 5.7 м

BD = BC * sin(30⁰) = 5.7 * 0.5 = 2.9 м (высота фронтона)

Площадь треугольника АВС (площадь фронтона) = ½ * BC * AC * sin(30⁰) = ½ * 5.7 * 10 * 0.5 = 14

Площадь кровли = 2 * BC * 12 (в калькуляторе расстояние между осями 12) = 2 * 5.7 * 12 = 139 м2

Площадь наружных стен = (Высота цоколя + Высота 1-го этажа + Высота стен мансарды) * Длину наружных стен + Площадь двух фронтонов = ( 0.4 + 3 + 1.2) * 44 + 2 * 14 = 230 м2

Площадь внутренних стен = (Высота цоколя + Высота 1-го этажа ) * Длина внутренних стен = (0.4 + 3) * 12 = 41м2 (Мансарда без внутренней несущей стены. Конек подпирают колоны, которые в расчете не участвуют из-за малого веса).

Расчет нагрузок

Крыша

Город застройки: Санкт-Петербург

По карте снеговых районов РФ город Санкт-Петербург относится к 3 району. Расчетная снеговая нагрузка для данного района составляет 180 кг/м2.

Снеговая нагрузка на крышу = Расчетная снеговая нагрузка * Площадь кровли * Коэффициент (зависит от угла наклона крыши) = 180 * 139 * 1 = 25 020 кг = 25 т

(коэффициент, зависящий от уклона кровли. При 60 градусов снеговая нагрузка не учитывается. До 30 градусов коэфф = 1, от 31-59 градусов коэфф. рассчитывается интерполяцией)

Масса кровли = Площадь кровли * Масса материала кровли = 139 * 30 = 4 170 кг = 4 т

Общая нагрузка на стены чердака = Снеговая нагрузка на крышу + Масса кровли = 25 + 4 = 29 т

Важно!Удельные нагрузки материалов показаны в конце данного примера.

Мансарда (чердак)

Масса наружных стен = (Площадь стен мансарды + Площадь стен фронтонов) * (Масса материала наружных стен + Масса материала фасада) = (1.2 * 44 + 28) * (210 + 130) = 27 472 кг = 27 т

Масса внутренних стен = 0

Масса чердачного перекрытия = Площадь чердачного перекрытия * Масса материала перекрытия = 10 * 12 * 350 = 42 000 кг = 42 т

Эксплуатационная нагрузка перекрытия = Расчетная эксплуатационная нагрузка * Площадь перекрытия = 195 * 120 = 23 400 кг = 23 т

Общая нагрузка на стены 1-го этажа = Общая нагрузка на стены чердака + Масса наружных стен мансарды + Масса чердачного перекрытия + Эксплуатационная нагрузка перекрытия = 29 + 27 + 42 + 23 = 121 т

1 этаж

Масса наружных стен 1-го этажа = Площадь наружных стен * (Масса материала наружных стен + Масса материала фасада) = 3 *44 * (210 + 130) = 44 880 кг = 45 т

Масса внутренних стен 1-го этажа = Площадь внутренних стен * Масса материала внутренних стен = 3 * 12 * 160 = 5 760кг = 6 т

Масса перекрытия цоколя = Площадь перекрытия * Масса материала перекрытия = 10 * 12 * 350 = 42 000 кг = 42 т

Эксплуатационная нагрузка перекрытия = Расчетная эксплуатационная нагрузка * Площадь перекрытия = 195 * 120 = 23 400 кг = 23 т

Общая нагрузка на стены 1-го этажа = Общая нагрузка на стены 1-го этажа + Масса наружных стен 1-го этажа + Масса внутренних стен 1-го этажа + Масса перекрытия цоколя + Эксплуатационная нагрузка перекрытия = 121 + 45 + 6 + 42 + 23 = 237 т

Цоколь

Масса цоколя = Площадь цоколя * Масса материала цоколя = 0.4 * (44 + 12) * 1330 = 29 792 кг = 30 т

Общая нагрузка на фундамент = Общая нагрузка на стены 1-го этажа + Масса цоколя = 237 + 30 = 267 т

Вес дома с учетом нагрузок

Общая нагрузка на фундамент с учетом коэффициента запаса = 267 *1.3 = 347 т

Погонный вес дома при равномерно распределенной нагрузке на фундамент = Общая нагрузка на фундамент с учетом коэффициента запаса / Общая длина стен = 347 / 56 = 6,2 т/м.п. = 62 кН/м

При выборе расчета нагрузок по несущим стенам (пятистенок – 2 наружных несущих + 1 внутренняя несущая) получились следующие результаты:

Погонный вес наружных несущих стен (оси А и Г в калькуляторе) = Площадь 1-ой наружной несущей стены цоколя * Масса материал стены цоколя + Площадь 1-ой наружной несущей стены * (Масса материала стены + Масса материала фасада) + ¼ * Общая нагрузка на стены чердака + ¼ * (Масса материала чердачного перекрытия + Эксплуатационная нагрузка чердачного перекрытия) + ¼ * Общая нагрузка на стены чердака + ¼ * (Масса материала перекрытия цоколя + Эксплуатационная нагрузка перекрытия цоколя) = (0.4 * 12 * 1.33) + (3 + 1.2) * 12 * (0.210 + 0.130) + ¼ * 29 + ¼ * (42 + 23) + + ¼ * (42 + 23) = 6.4 + 17.2 + 7.25 + 16.25 + 16.25 = 63т = 5.2 т/м.п. = 52 кН

С учетом коэффициента запаса = Погонный вес наружных стен * Коэффициент запаса прочности = 5.2 *1.3 = 6.8 т/м.п. = 68 кН

Погонный вес внутренней несущей стены (оси Б) = Площадь внутренней несущей стены цоколя * Масса материала стены цоколя +Площадь несущей стены * Масса материала внутренней несущей стены * Высота несущей стены + ½ * Общая нагрузка на стены чердака + ½ * (Масса материала чердачного перекрытия + Эксплуатационная нагрузка чердачного перекрытия) + ½ * Общая нагрузка на стены чердака + ½ * (Масса материала перекрытия цоколя + Эксплуатационная нагрузка перекрытия цоколя) = 0.4 * 12 * 1.33 + 3 * 12 * 0.16 + ½ * 29 + ½ * (42 + 23) + ½ * (42 + 23) = 6.4 + 5.76 + 14.5 + 32.5 + 32.5 = 92 т = 7.6 т/м.п. = 76 кН

С учетом коэффициента запаса = Погонный вес внутренней несущей стены * Коэффициента запаса прочности = 7.6 *1.3 = 9.9 т/м.п. = 99 кН

Зачем нужны вычисления

Расчет нагрузки на фундамент необходим для решения следующих задач:


Рекомендуемые пропорции фундаментов

  • выявления положительных и отрицательных качеств условий строительства;
  • определение геометрических размеров и площади опирания;
  • подбор оптимального количества строительных материалов;
  • предотвращение деформаций основания в процессе эксплуатации сооружения;
  • обеспечение прочности, надежности и долговечности конструкций;
  • рациональное использование людских и технических ресурсов.

Целью подсчетов является определение усилий от здания на 1 м2 грунтового основания. Полученный результат сравнивают с допустимыми значениями.

Если расчетные данные меньше предельных значений, тогда проектирование объекта переходит в дальнейшую стадию. Превышение полученных значений над предельными цифрами требует принятия альтернативных решений.

Проектирование фундаментов

Распределение веса на грунт

После сбора всех нагрузок от здания их необходимо суммировать для определения общего веса строения. Это лучше делать в табличном виде, отдельно записав вес покрытия, перекрытий, временных нагрузок, нагрузку от снега и стен. При проектировании дома важно добиться более равномерного распределения нагрузку на фундамент, иначе возможны просадки грунта.

Каждый грунт способен принять определенное воздействие. Оно зависит от его механических характеристик и состава. В среднем, приблизительный расчет ведут исходя из значения 2 кг/см2. Например рассмотрим такую ситуацию: общий вес дома с фундаментом – 150 000 кг. Фундамент ленточный длиной 40 м и шириной 40 см. Площадь опоры – 40×4000= 160000 см2. То есть нагрузка на грунт составит 150 000/160 000 = 0,94 кг/см2. Фундамент полностью удовлетворяет требованиям. Даже, при необходимости, возможно уменьшить его ширину до 30 см.

Распределение нагрузки на столбчатый фундамент проводится таким же образом. Этот же дом, весом 150 000 кг на 16 столбах сечением 40×40 см создаст нагрузку в 150 000/25600=5,9 кг/см2, что недопустимо. Требуется изменение типа фундамента, увеличение количества столбов или замена материалов на более легкие.

Конечно, есть и слабые грунты, несущая способность которых меньше средней. Это нужно учитывать и не пренебрегать инженерно-геологическими изысканиями на строительном участке.

Нагрузка на свайный фундамент рассчитывается исходя из количества свай. Каждый стержень в определенных условиях способен воспринять определенную нагрузку и передать ее грунту. Ее значения определяются типом свай и видом грунта. Висячие сваи передают нагрузку боковыми поверхностями с использованием силы трения. Стоячие – опираются на скальные породы, и способны воспринимать большие нагрузки. При покупке готовых свай у производителя обязательно узнают их несущую способность.

Спорная методика расчета нагрузки на фундамент

Методики расчета во многих источниках практически одинаковые. Но иногда попадаются некоторые противоречивые особенности. Цитата:

«Нагрузка кровли распределяется между теми сторонами фундамента, на которые через стены опирается стропильная система. Для обычной двускатной крыши это обычно две противоположные стороны фундамента, для четырехскатной – все четыре стороны. Распределенная нагрузка кровли определяется по площади проекции крыши, отнесенной к площади нагруженных сторон фундамента, и умноженной на удельный вес материала.»

По такой же методике, где во внимание берутся только две стороны фундамента, предлагается просчитывать снеговые нагрузки и нагрузки от перекрытий. Но это не совсем верно:

  • Кровельная нагрузка (удельный вес материала) используется для определения оптимального шага и сечения стропил, обрешетки.
  • Нагрузка может распределятся на те участки стены или мауэрлат, где закреплены стропильные ноги, но далее, благодаря армированному поясу, стенам и фундаменту, она равномерно распределяется по всей подошве фундамента.

Поэтому, при определении нагрузок на фундамент, в том числе ветровых, снеговых и от перекрытий, нужно учитывать всю площадь опирания на грунт.

Расчёт арматуры и бетона – заключение

А вот расчёт материалов для фундамента можно сделать и с помощью калькулятора, только другого. Введя габариты плиты (в том числе толщину), вы получите и объём бетона, и расклад по арматуре, и даже количество досок для опалубки. По арматуре, правда, нужно вводить не только диаметр стержней и хомутов, но и размер ячейки. Хотя, зная всё это, посчитать количество несложно и вручную.

Принцип расчёта арматуры для плиты таков:

  • Каркас состоит из двух сеток. Стержни диаметром 12 мм, шаг установки 150 мм.
  • От длины и ширины плиты минусуется по 0,035 м с каждой стороны на толщину защитной бетонной оболочки: 8,1м – 0,035 м*2 стороны = 8,03 м. Это длина одного стержня по ширине плиты.
  • Делим длину стороны каркаса на шаг установки стержней: 8,03 м : 0,15 м = 54 шт. Так как уровней армирования два, получается 108 стержней.
  • Аналогично вычисляем стержни, укладываемые по длине плиты: ((10,1 м – 0,07 м): 0,15 м)*2 = 134 стержня.
  • Отступ горизонтальных сеток обеспечивается за счёт вертикальных прутов диаметром 8 мм. Принцип расчёта такой же, только снизу толщину бетонной оболочки нужно предусмотреть не меньше 75 мм.

Подсчитав стержни, останется к каждому значению добавить 5% запаса на раскрой, и вы получите вполне точное количество арматуры. Гораздо проще получится расчёт, если для создания каркаса использовать готовые сетки. Что касается бетона, то его объём вычислить сможет даже школьник – путём перемножения площади плиты на её толщину.

Подведем итог расчета фундамента

Как видите, очень много всего написано, но это не от сложности расчетов, а из-за множества различных типов грунтов, строительных материалов и т.д. Сам расчет заключается нахождении по таблицам значений и в подстановке их в формулу.

Конечно, это очень приблизительные расчеты, но они уже учитывают приличный запас по прочности, поэтому проделанной работы вполне хватит для того, чтобы рассчитать фундамент под частный дом малой этажности.

Источники

  • https://FundamentClub.ru/raschet/nagruzki-na-fundament.html
  • https://full-houses.ru/kak-rasschitat-nagruzku-na-fundament/
  • https://GeoKlad.ru/izgotovlenie/raschet-fundamenta-na-prochnost.html
  • https://kalk.pro/concrete-base/
  • https://vtekb.ru/fundament/dopustimaya-nagruzka-na-pochvu-ot-fundamenta-v-mestah-osnovaniya-stolbov.html
  • https://GidFundament.ru/rabota/kak-rasschitat-nagruzku.html
  • https://stroikadialog.ru/articles/proectirivanie/raschet-nagruzki-na-fundament
  • https://OsnovaPodDom.ru/raznoe/raschyot-nagruzki-na-fundament
  • https://GlavFundament.ru/articles/sbor_nagruzok_na_fundament_kak_rasschitat_primery/
  • https://evacuatornahabino.ru/stroitelstvo/kak-rasschitat-nagruzku-na-fundament-doma.html
  • https://poweredhouse.ru/raschet-nagruzok-na-fundament/
  • https://KakFundament.ru/raschet/sbor-nagruzok-na-fundament-primer
  • https://kommtex.ru/raschjot-nagruzki-na-fundament.html
  • https://GidFundament.ru/lentochnyj/raschet-nesushchej-sposobnosti-lenty.html
  • https://stroychik.ru/fundament/raschet-lentochnogo-fundamenta
  • https://saucyintruder.org/rascet-nagruzki-na-fundament-samaa-lucsaa-sistema-rasceta-nagruzki/
  • https://sauna-n.ru/remont-i-strojka/raschet-nagruzki-na-fundament-2.html
  • https://StroyVopros.net/fundament/raschet-nagruzki-na-fundament.html
  • https://nordtool.ru/izgotovlenie/nagruzka-na-grunt-kalkulyator.html
  • https://kupi-krasku.ru/stroitelstvo/nagruzka-na-grunt-ot-fundamenta.html
  • https://soloserv.ru/stroitelstvo/raschyot-nagruzki-na-fundament
  • https://kupi-krasku.ru/stroitelstvo/raschet-nagruzki-na-fundament.html
  • http://postroj-sam.ru/fundament-doma/kak-rasschitat-fundament-pod-dom.html
  • https://kachestvolife.club/stroitelstvo/fundament/metodika-rascheta-fundamenta
  • https://donpodarki.ru/chto-takoe-poleznye-nagruzki-pri-raschete-fundamentov/
  • https://englishpromo.ru/2019/12/nagruzka-na-fundament-ot-sten/

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Adblock
detector