Поетапний розрахунок навантажень на фундамент
Дуже важливим і відповідальним моментом у будівництві вважається закладка несучої основи.
Схема розрахунку навантажень на фундамент.
На фундамент спираються всі несучі конструкції. Щоб уникнути помилок при глибині закладки, необхідно провести розрахунок навантажень і порахувати всі на стадії проектування.
Збір всіх навантажень забезпечить тривалий термін служби будови і відмінну міцність.
Величина маси на грунт
Таблиця розрахунку стрічкового фундаменту для будинку.
В першу чергу вважається вся тяжкість на грунтову основу. Сюди входить маса споруди, меблі, кількість людей, обладнання та тимчасові тяжкості (погодні умови). Щоб розрахуватися площі опор, на які буде лягати споруда, вважаються такі параметри:
- тяжкість несучої основи;
- всі матеріали, які планується застосовувати при будівництві, включаючи всі оздоблювальні роботи;
- Характерні особливості грунтового підстави.
Щоб розрахуватися навантажень, наприклад, на стрічковий фундамент, необхідно врахувати наступний збір:
- несуча підошва;
- грунт вище підошви;
- пол і сходи;
- цоколь;
- стеля;
- дах;
- стіни з внутрішнім та зовнішнім оздобленням.
Таблиця розрахунку навантаження на фундамент по регіонах.
Визначення навантажень на фундамент проводиться калькуляцією середніх довідкових даних маси всіх матеріалів. Якщо помножити величини на обсяг будови, то можна отримати необхідний розрахунок навантажень. Спочатку проводиться калькуляція несучої основи. Для визначення ваги необхідно обсяг підстави помножити на питому вагу.
Розрахунок площі підошви вплине на тиск, на грунтову основу. При цьому навантаження на кожен квадратний см не повинна перевищувати критичної позначки. Необхідно враховувати той факт, що несуча здатність грунту (грунту) має кілька значень, які і називають розрахунком опору.
Тяжкість на грунтову основу
Таблиця рекомендованих пропорцій фундаментів залежно від відстані.
Для того щоб зробити вірний розрахунок навантажень, необхідно скласти збір маси будинку і фундамент. Крім типу ґрунтової основи, слід врахувати розміри, тип будови і глибину закладки. Схема і ескіз значно спростять розрахунок, а питомий тиск необхідно обчислити як відношення ваги будинку до загальної площі підошви.
Розглянемо один приклад калькуляції навантажень на фундамент і того, як вибрати підставу. За умовою завдання нам дано двоповерховий будинок, площею 6 х 6 м та висотою поверху 2,5 м. Для початку знайдемо довжину зовнішніх і внутрішніх стін одного поверху. Для цього (6 + 6) х 2 + 6 = 30 м. Множимо цю суму на 2 і отримуємо довжину двох поверхів. У нашому випадку виходить 60 м.
Схема розрахунків навантаження, що допускаються на палю, з урахуванням допустимих перевантажень.
Наступним кроком стане визначення площі стін. Для цього 60 м х 2,5 м = 150 м2. Далі слід обчислити площу перекриттів горищного і цокольного рівнів (6 х 6 = 36 м2). У більшості випадків дах виступає за стіни конструкції. Для прикладу в розрахунок візьмемо довжину виступу 50 см і визначимо площа. У цьому випадку довжина вийде на 1 м більше (7), таким чином, площа вийде 49 м2.
Потім знаходимо додаток побічних навантажень на фундамент (меблі, обладнання, люди). Наприклад, 100 кг / кв.м (49 кв.м х 100 кг / кв.м = 4900 кг), все підсумовуємо і отримуємо цифру впливу на несе підставу. Приблизний розрахунок і збір навантажень на фундамент різних типів будови, включаючи тимчасові опади.
| вид будови | стінові конструкції | горище | цоколь | дах | тимчасові опади | Отриманий результат |
| Каркасний будинок | 7 500 кг | 3 600 кг | 5 400 кг | 1 470 кг | 4 900 кг | 22 870 кг |
| Цегляний будинок | 40 500 кг | 3 600 кг | 5 400 кг | 1 470 кг | 4 900 кг | 55 870 кг |
| Будова із залізобетону | 52 500 кг | 18 000 кг | 18 000 кг | 3 920 кг | 4 900 кг | 97 320 кг |
На непучиністих грунтах найменша глибина закладення несучої основи повинна бути 0,5 м. Якщо говорити про російських регіонах, то боковий вівтар грунтового промерзання становить приблизно 1,2 м. У цьому випадку фундамент закладають на глибину 1,5 м. Житлове будову виключає замерзання грунту під собою, тому з урахуванням навантажень мінімальна глибина повинна бути 0,5-0,7 м. Якщо грунт пухкий, то його необхідно замінити на більш щільний.
Ширина підошви мілкого закладення
Схема розрахунку плитного фундаменту.
Стрічковий фундамент мілкого закладення і його ширина вираховується з розрахунку маси будинку на одиницю площі і несучої здатності грунту під підошвою. У цьому випадку враховується несуча здатність грунту. Потрібно, щоб вона була більше питомої ваги будинку мінімум на 30%. Тоді множимо повну тяжкість будови на 1,3 і отримуємо несучу здатність грунту. Стрічковий фундамент (ширина) множиться на його довжину і опір грунту, отримана сума і є несуча здатність грунту.
Стрічковий фундамент мелкозаложенний, і його ширина буде відома, якщо зробити збір ваги будинку, довжину несучої основи і підрахована опір ґрунту. Як згадувалося вище, вага всієї будови - це збір ваги стін, перекриттів і даху. Наведемо приклади ваги стін підрахованого матеріалу будинку.
| Найбільш популярний матеріал для зведення стін | Вагова навантаження кг / кв.м |
| Товщина каркасних стін 150 мм товщини разом з утеплювачем | Від 30 кг до 50 кг |
| Стіни з брусів або колод | Від 70 кг до 100 кг |
| Ніздрюватий бетон (товщиною 200 мм) | Від 100 кг до 120 кг |
| Керамзитобетон (товщиною 350 мм) | Від 400 кг до 500 кг |
| Стіни з шлакобетону (товщиною 350 мм) | Від 500 кг до 600 кг |
| Залізобетонні стіни (товщиною 150 мм) | Від 300 кг до 350 кг |
| Цегляна кладка (товщиною 250 мм) | Від 450 кг до 500 кг |
Детальні приклади і докладні підрахунки
Розглянемо приклад. Будуємо стрічковий фундамент і одноповерховий будинок площею (10 х 10) з однією стіною всередині і висотою стелі 3 м. Порахуємо загальну площу всіх стін. Для цього 10 х 4 х 3 = 120, 10 х 3 = 30, потім 120 + 30 = 150 кв.м. Як приклад виберемо цегляні стіни з таблиці, 500 кг / м х 150 кв.м = 75000 кг. Потім до маси стін додаємо вагу перекриттів з таблиці.
| види перекриттів | Питома вага |
| Горищне по деревяних балках з утеплювачем, щільністю до 200 кг / м3 | 70-100 кг / кв.м |
| до 300 кг | 100-150 кг / кв.м |
| до 500 кг | 150-200 кг / кв.м |
| Цокольне по деревяних балках з утеплювачем, щільністю до 200 кг / м3 | 100-150 кг / кв.м |
| до 300 кг | 150-200 кг / кв.м |
| до 500 кг | 200-300 кг / кв.м |
| залізобетонне перекриття | 300-500 кг / кв.м |
Схема будівництва фундаменту.
Візьмемо як приклад горищне перекриття щільністю 300 кг і цокольне із залізобетону. Нагадуємо, що наша площа одноповерхового будинку становить 100 кв.м. Множимо площа на тяжкість горищного перекриття і площа будови на вагу цокольного залізобетонного перекриття і підсумовуємо все (100 х 150 + 100 х 500 = 65000 кг). Щоб отримати суму навантаження на стрічковий фундамент, додамо до перерахованого раніше ще масу даху. Для цього необхідно зробити збір категорій стропильних матеріалів покрівлі.
| Розмір дошки | Кількість дощок в м3, довжина 6 м | Обсяг однієї дошки в м3, довжина 6 м |
| 25 х 100 мм | 66,6 | 0,015 |
| 25 х 150 мм | 44,4 | 0,022 |
| 25 х 200 мм | 33,3 | 0,03 |
| 40 х 100 мм | 41,6 | 0,024 |
| 40 х 150 мм | 27,7 | 0,036 |
| 40 х 200 мм | 20,8 | 0,048 |
| 50 х 50 мм | 66,6 | 0,015 |
| 50 х 100 мм | 33,3 | 0,03 |
| 50 х 150 мм | 22,2 | 0,045 |
| 50 х 200 мм | 16,6 | 0,06 |
| 50 х 250 мм | 13,3 | 0,075 |
| вид даху | кг / мsup2- |
| ондулінові | 3-4 кг / мsup2- |
| Бітумно-полімерна | 4-8 кг / мsup2- |
| Покрівля з металочерепиці | 4-6 кг / мsup2- |
| Профлист, оцинкована сталь, | 4-6 кг / мsup2- |
| шифер | 10-14 кг / мsup2- |
| керамічна черепиця | 35-40 кг / мsup2- |
| Зелена покрівля | 80-150 кг / мsup2- |
| Розмір бруса | Кількість бруса (м3), Довжина 6 м | Обсяг одного бруса (м3), Довжина 6 м |
| 100 х 100 | 16,6 | 0,06 |
| 100 х 150 | 11,1 | 0,09 |
| 100 х 200 | 8,3 | 0,12 |
| 150 х 150 | 7,4 | 0,135 |
| 150 х 200 | 5,5 | 0,18 |
| 150 х 300 | 3,7 | 0,27 |
| 200 х 200 | 4,1 | 0,24 |
Визначення даху і підсумковий результат
Схема свайно-ростверкових фундаменту.
Для визначення тяжкості даху візьмемо в якості прикладу площа проекції 120 кв.м і кут нахилу даху 30 градусів. Припустимо, що для нашого будиночка знадобиться 32 дошки довжиною 200 мм, товщиною 50 мм і 10 брусів 150 мм на 100 мм. Питома вага пиломатеріалів на стрічковий фундамент 500 кг / кв.м, тепер можна розрахувати вагу крокв:
((32 х 0,06) + (10 х 0,09)) х 500 = 1410 кг.
До цієї цифри додається маса матеріалу, обраного для даху. Візьмемо ондулін (150 х 4 = 600 кг), загальна вага покрівлі вийде 2010 кг (1410 + 600).
До цього значення візьмемо снігову додаткове навантаження, наприклад, 120 кг / кв.м. Множимо площа даху 120 на 120 кг і отримуємо 14400 кг додаткової ваги. Також слід врахувати і вітрове навантаження на стрічковий фундамент. Тут множиться площа будинку на 15 і висоту будинку і додається 40, виходить вітрове навантаження (100 х 15 х 7 + 40 = 14500 кг). Потім прораховується ще додаткове навантаження, яка буде знаходитися в будинку (меблі, обладнання, люди). Для допомоги можна скористатися ще однією таблицею.
| будівлі | додатковий вагу |
| Квартири, гуртожитки, готелі, дитячі садки, будинки | 195 кг / кв.м |
| Автозаправні станції | 240 кг / кв.м |
| Кабінети і лабораторії наукових, лікувальних та освітніх установ | 240 кг / кв.м |
| Читальні зали бібліотек | 240 кг / кв.м |
| Кафе, ресторани, столові | 360 кг / кв.м |
| горищні приміщення | 91 кг / кв.м |
Як приклад ми використовуємо житловий будинок, тому множимо площа будинку на 195 (100 х 195 = 19500 кг). На фініші ми отримали всі цифри, необхідні для підсумовування підрахунку на стрічковий фундамент.
- стіни будинку - 75000 кг .;
- перекриття - 65000 кг .;
- тимчасова снігова навантаження - 144000 кг .;
- дах - 2010 кг .;
- вітрове навантаження на кв.м - 14500 кг .;
- додаткове навантаження (меблі, обладнання, люди) - 19500 кг.
Загальна сума виходить 320010 кг. Тепер можна визначити загальна вага будівлі і перетворити його відразу в формулу. Повна вага будинку множиться на 1,3, тоді отримуємо несучу конструкцію грунту. Несуча здатність грунту дорівнює ширині підстави, помноженої на його довжину і помноженої на опір ґрунту. Таким чином можна легко розрахувати ширину підошви. Повну масу будова множать на 1,3 і ділять на довжину підстави, помноженого на опір ґрунту.
Розрахунок опір грунту і глибина закладеного підстави
Слід памятати, що ширина фундаменту повинна бути більше ширини стін. Найбільшу складність з розрахунків є визначення опору грунту на будівельному майданчику. Тут краще замовити геологічне дослідження, а не робити самостійний розрахунок. Ви можете переглянути таблицю і спробувати виконати самостійний розрахунок.
| Види грунтовій грунту | опір грунту |
| Великоуламкові галечниковиє (щебеністие) | 6 кг / смsup3- |
| Великоуламкові галечниковиє (щебеністие) | 4-4,5 кг / смsup3- |
| Великоуламкові гравійні (дресвяние) | 5 кг / смsup3- |
| крупний пісок | 5 кг / смsup3- |
| Пісок середньої крупності | 4 кг / смsup3- |
| Дрібний маловологі пісок | 3-4 кг / смsup3- |
| Дрібний вологий і водонасищенний пісок | 2-3 кг / смsup3- |
| Пилуватих маловологі пісок | 2.5-3 кг / смsup3- |
| Пилуватих вологий пісок | 1,5-2 кг / смsup3- |
| супісок | 2-3 кг / смsup3- |
| суглинки | 1-3 кг / смsup3- |
| глина щільна | 4-6 кг / смsup3- |
| Глина середньої щільності | 3-5 кг / смsup3- |
| глина пластична | 2-3 кг / смsup3- |
| глина водонасиченими | 1-2,5 кг / смsup3- |
Щоб визначити глибину залягання, можна скористатися деякими розрахунками:
- для камянистого грунту використовується глибина 45 см;
- для піску, суглинку - 45-90 см;
- для глини - 75-100 см.
Мінімальна глибина закладення залежить від ступеня сдимистості, висоти вод, глибини промерзання. Чим більше глибина промерзання, тим більше води і вона ближче до самої поверхні і сильніше будуть морозні сили. Морозні сили стануть виштовхувати фундамент на поверхню і стискати його з боків. Щоб зменшити сили впливу, що несе підставу необхідно заглибити. Але є більш економічний спосіб боротьби із замерзанням - це додаткове утеплення фундаменту і грунту шляхом створення пісочної подушки під підставою і навколо нього.
