В данном случае фундаментная лента, помимо выполнения своих основных функций, также будет служить стенами подвального помещения. Что касается плитного фундамента, то опирающиеся на него стены будут представлять собой лишь ограждающие конструкции. Если эти стены выполнены в монолитном исполнении, то они объединяются с рёбрами жёсткости плиты, что повышает общую устойчивость конструкции.
Сбор нагрузок на фундамент. Как рассчитать, примеры
В этой статье мы обсудим процесс сбора нагрузок на фундамент, а также приведем примеры расчета нагрузок от каркасно-щитового дома с мансардой, размеры которого составляют 6х9 м.
По своей природе нагрузки на фундамент могут быть постоянными, обозначаемыми как Pd, и временными (длительными Pl, кратковременными Pt, особыми Ps).
Постоянные нагрузки Pd – это вес различных частей конструкции, включая несущие и ограждающие строительные элементы.
Длительные нагрузки Pl – это вес временных перегородок, дополнительных подливок и подбетонок под оборудование, а также массы стационарного оборудования и заполняющих жидкостей, твердых тел и других компонентов.
Кратковременные нагрузки Pt – это нагрузки, создаваемые людьми, животными, оборудованием на перекрытия, а также факторы, связанные с подвижным подъемно-транспортным оборудованием, транспортными средствами и климатическими условиями (такими как снег и ветер).
Особые нагрузки Ps – это воздействия, связанные с природными катастрофами, грубыми механическими повреждениями (например, столкновение транспортных средств), а также воздействиями, вызванными пожарами или изменениями грунтовых деформаций, что может привести к серьезным изменениям в структуре основания.
Чтобы правильно оценить воздействия на фундамент, необходимо аккуратно собрать все виды нагрузок. Примеры, приведенные в этой статье, акцентируются на тех типах нагрузок, которые критически важны при проектировании фундамента из винтовых свай для индивидуальных жилых застройок (ИЖС).
Для расчета веса строения нужно заранее знать удельный вес используемых материалов и их объемы. Эти данные легко предоставляют поставщики строительных материалов.
Кроме того, во время расчетов можно воспользоваться усредненными значениями удельного веса материалов. Для удобства использования эти данные представлены в таблице 1.
| Удельный вес стены, 1 м2 | |
| Каркасные стены толщиной 200 мм с утеплителем | 40-70 кг/м2 |
| Стены из бревен и бруса | 70-100 кг/м2 |
| Кирпичные стены толщиной 150 мм | 200-270 кг/м2 |
| Железобетон толщиной 150 мм | 300-350 кг/м2 |
| Удельный вес перекрытий, 1 м2 | |
| Чердачное по деревянным балкам с утеплителем плотностью до 200 кг/м3 | 70-100 кг/м2 |
| Чердачное по деревянным балкам с утеплителем плотностью до 500 кг/м3 | 150-200 кг/м2 |
| Цокольное по деревянным балкам с утеплителем плотностью до 200 кг/м3 | 100-150 кг/м2 |
| Цокольное по деревянным балкам с утеплителем плотностью до 500 кг/м3 | 200-300 кг/м2 |
| Железобетонное | 500 кг/м2 |
| Удельный вес кровли, 1 м2 | |
| Кровля из листовой стали | 20-30 кг/м2 |
| Рубероидное покрытие | 30-50 кг/м2 |
| Кровля из шифера | 40-50 кг/м2 |
| Кровля из гончарной черепицы | 60-80 кг/м2 |
Таблица 1 — Справочные данные с усредненными значениями удельного веса строительных конструкций, таких как стены, перекрытия и кровли.
Согласно п. 4.2. СП 20.13330 Нагрузки и воздействия, расчетное значение нагрузки определяется как произведение ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке (γf), соответствующий рассматриваемому предельному состоянию:
| Конструкции сооружений и вид грунтов | Коэффициент надежности, γf |
| Конструкции | |
| Металлические | 1,05 |
| Бетонные (со средней плотностью свыше 1 600 кг/м3), железобетонные, каменные, армокаменные, деревянные | 1,05 |
| Бетонные (со средней плотностью 1600 кг/м3), изоляционные, выравнивающие и отделочные слои (плиты, материалы в рулонах, засыпки, стяжки и т.п.), выполняемые: | |
| в заводских условиях | 1,2 |
| на строительной площадке | 1,3 |
| Грунты: | |
| в природном залегании | 1,1 |
| на строительной площадке | 1,15 |
Кратковременные нагрузки
На перекрытия
При проектировании и строительстве очень сложно точно определить значения воздействия на перекрытия, поэтому к весу конструкции перекрытия добавляют нормативное значение равномерно распределенной нагрузки – Рt (таблица 8.3 СП 20.13330), которая действует на 1 м2.
Для жилых зданий данная нормативная нагрузка составляет 1,5 кПа (150 кг/м2). При расчетах получаем: Sперекрытия × 150 кг/м2 × количество перекрытий. Также важно учитывать нагрузки от людей (животных, мебели, оборудования) на перекрытия:
Снеговая
Для определения климатических нагрузок на фундамент необходимо учитывать снеговой район (вес снежного покрова на 1 м2) и конструктивные особенности покрытия.
Сбор нагрузок на фундамент и на грунт: как рассчитать вес дома?
Сообщение lisita 13 сен 2021, 21:06
Постоянная нагрузка на фундамент формируется из веса следующих конструктивных элементов:
— крыша – масса стропил, обрешетки, подкровельного пирога и покрытия (профнастил, шифер, черепица и другие);
— несущие и самонесущие стены, постоянные перегородки, опорные колонны;
— дверные и оконные блоки;
— лестничные конструкции;
— межэтажные перекрытия – вес балок, плит, тепло- и звукоизоляционных материалов, бетонной стяжки, покрытия пола;
— перекрытие холодного чердака с учетом утеплителя;
— перекрытие подвала, если оно имеет опору на стены;
Постоянные нагрузки
Для расчета постоянных нагрузок от конструкций используется информация из таблиц, каталогов и паспортных данных, в которых указана масса или плотность конкретных элементов. В таблице ниже рассмотрены плотности самых распространенных строительных материалов.
| Название материала | Плотность, кг/м3 |
|---|---|
| Кладка из кирпича: полнотелого | 1800 |
| Силикатного | 1900 |
| Пустотелого | 1300–1400 |
| Бетоны: тяжелый | 2200–2500 |
| Ячеистый | 400–1200 |
| Асфальтобетон | 2000–2200 |
| Железобетон: на тяжелом бетоне | 2500 |
| Керамзитобетон | 1600–1800 |
| Шлакобетон | 900–1200 |
| Теплоизоляторы: Керамзит | 500–900 |
| Вата минеральная | 200 |
| Пенопласт | 15–100 |
| Плиты из минеральной ваты | 300–500 |
Некоторые материалы рассчитываются исходя из площади, а не плотности.
| Название материала | Масса 1 м2 |
|---|---|
| Плиты перекрытия ж/б: Ребристые длиной 6 м | 170 |
| Ребристые длиной 12 м | 220 |
| Пустотные | 250 |
| Кровельные и изоляционные материалы: Черепица | 50 |
| Рубероид | 1,7 |
| Асбестоцементные листы усиленного профиля | 22 |
| Покрытия пола: Ковры | 6,0 |
| Паркет штучный | 10 |
| ДСП 16 мм | 4,8 |
| Линолеум 3 мм | 4 |
Например, 1 м2 кирпичной стены из полнотелого кирпича толщиной 380 мм, которая обшита пенопластом ПСБ-25 толщиной 10 см, будет иметь такой вес: 0,38×1800 + 0,1×25 = 304+2,5=305 кг. Зная это значение, можно рассчитать вес всех стен и перегородок в здании. Также собирается нагрузка от собственного веса перекрытий и крыши.
К постоянным нагрузкам также относится и собственный вес самого фундамента. Рассчитать его можно, исходя из материала строительства и геометрических размеров. Ширина фундамента выбирается, как правило, в зависимости от толщины стен, но не менее 300 мм. Архитектурная высота (глубина заложения) в большинстве случаев определяется глубиной промерзания. Например, в Московской области она составляет примерно 1,8 м. Учитывая ненадежность грунта и просвет над ним, общей высоты закладки фундамента, как правило, составляет около 2 м. Если проектируется ленточный фундамент шириной 400 мм и высотой 2 м из бетонных блоков, то масса 1 м фундамента составит 0,4× 2×2500=2000 кг. При общей длине фундамента 50 м, он создает значительную нагрузку на грунт, равную 100 000 кг.
Обязательно применяются коэффициенты надежности, которые составляют:
- для металлоконструкций – 1,05;
- бетонных материалов плотностью выше 1600 кг/м3, деревянных, армокаменных, каменных и железобетонных конструкций – 1,1;
- бетонных плотностью меньше или равной 1600 кг/м3, выравнивающих слоев, засыпок, стяжек, отделочных слоев, выполненных на заводе – 1,2;
- для тех же материалов, произведенных на строительной площадке – 1,3.
С учетом коэффициента надежности, вес фундамента, запроектированного выше, составит общий вес 100 000 × 1,1 = 110 000 кг.
Временные нагрузки
О снежных покрытиях, которые также отнесем к временным нагрузкам, будет сказано отдельно ниже. Другие временные нагрузки на фундамент необходимо учитывать в процессе проектирования. Их значения извлекаются из нормативных документов. Необязательно подсчитывать вес каждого предмета мебели и распределять его по площади. Для жилых зданий в среднем можно принять равномерно распределенную нагрузку 150 kg/m2. Для чердаков эти значения принимаются на уровне 70 kg/m2. Также учитываются коэффициенты надежности в размере 1,3. То есть для дома площадью 150 м2 и чердака в 20 м2 общее значение нагрузки составит 26000·1,3 = 33800 кг.
Снеговой покров, формирующийся на крыше в зимний период, необходимо включать в расчет нагрузок на грунт. Количество снега различается в разных регионах. Нормативные значения веса снегового покрова для проектирования берут из строительных правил. В СНиП территория делится на снеговые районы, в которых указана нормативная нагрузка:
- I – 80 кг/м2;
- II – 120 кг/м2;
- III – 180 кг/м2;
- IV – 240 кг/м2;
- V – 320 кг/м2;
- VI – 400 kg/m2;
- VII – 480 kg/m2;
- VIII – 560 kg/m2.
Информацию о расположении снеговых районов лучше всего выяснить в наглядных картах, представленных в нормативных документах. Как правило, для европейской части России южные регионы отнесены к I–II районам (за исключением горных районов, которые попадают в VIII), центральные регионы (включая Москву и Санкт-Петербург) относятся к III, Тверь, Нижний Новгород, Казань к IV, а северные области к V снеговому району.
Помимо этого, учитывается также конструкция крыши и её уклон, что влияет на расчет нагрузки. Для этого применяется коэффициент перехода μ (мю). Он составляет:
- при уклоне до 30° μ=1;
- 30–60° μ=0,7;
- при уклоне более 60° μ=0.
Объединив все необходимые данные, можно вычислить максимальную нагрузку на фундамент от снега: S=Sнорм · μ. Например, если площадь крыши составляет 30 м2 и уклон равен 30° в Москве, то общее значение составит: S=180×1×30 = 5400 кг.
Как рассчитывать нагрузки
Расчет постоянных нагрузок
Для того чтобы рассчитать нагрузки по фундаменто, нужно в первую очередь определить общий вес здания. Для этого необходимо знать объемы используемых в строительстве материалов и их удельный вес. Эти данные можно найти в СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника» и различных строительных справочниках, используемых проектировщиками для сбора нагрузки по всем компонентам конструкции. К примеру, чтобы вычислить общий вес деревянного перекрытия, нужно просуммировать вес балок, верхнего и нижнего настила, утеплительных материалов, напольного покрытия и отделки потолка.
Для упрощения расчетов можно использовать усредненные значения для различных конструкций в целом.
Таблица для определения удельного веса строительных конструкций, источник: laminatepol.ru
При расчете веса дома полученные значения нужно использовать не в чистом виде, а после умножения на коэффициент надежности по нагрузке, который берется из СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия».
Таблица для определения нужного коэффициента, источник: storage.googleapis.com
Расчет временных нагрузок
Затем необходимо переходить к расчету временных нагрузок, основная часть которых составляет нагрузки на перекрытия от мебели, техники, предметов интерьера, людей и животных. Точные значения установить сложно, поэтому используются нормативные значения из ранее упомянутого Свода правил. Их можно найти в таблице 8.3, где указано, что нормативная равномерно распределенная нагрузка на межэтажные перекрытия принимается равной 150 кг/м2. Чтобы получить полную нагрузку на перекрытие, нужно умножить это значение на соответствующую площадь.
Для обеспечения запаса надежности в расчетах важно учитывать временные нагрузки на чердачные перекрытия, так как на них могут храниться различные материалы и находиться люди, работающие в этом пространстве. Эти временные нагрузки принимаются равными 70 кг/м2.
Расчет веса жилого дома, возведенного по каркасной технологии
Процесс расчета веса загородного дома каркасной конструкции достаточно простой и его можно осуществить самостоятельно. В данном случае не требуется углубленного учета таких параметров, как толщина стен здания или форма используемого каркаса.
С целью расчета массы небольшого дачного каркасного дома достаточно воспользоваться готовыми данными, которые можно взять из общих таблиц:
- Удельная масса стандартной стены толщиной 15 см – 30-50 кг/м2;
- Перекрытие чердака с использованием деревянных балок плотностью не более 200 кг/м3 – 70-100 кг/м2;
- Кровля из листового металла – 20-30 кг/м2;
- Рубероидное покрытие – 30-50 кг/м2;
- Шиферная крыша – 30-40 кг/м2;
- Классическая гончарная черепица – 60-80 кг/м2.
Стоит помнить, что в каждом отдельном случае эти значения могут варьироваться. Это связано с тем, что различные углы наклона кровли или особенности конструкции могут существенно изменить конечный расчет. В связи с этим специалисты рекомендуют всегда добавлять к полученной расчетной массе сооружения дополнительные 10-15% для обеспечения запаса прочности.
При расчете фундамента важно учитывать не только общий вес самого жилого дома, но и дополнительные снеговые нагрузки, которые возможны в зимний период:
- Южные регионы России – 100 кг/м2;
- Центральные области – 150-200 кг/м2;
- Крайний Север – от 200 кг/м2.
При предварительных расчетах можно использовать средний показатель по территории Российской Федерации, который составляет около 150 кг/м2.
Сбор нагрузок на фундамент.
Представьте, что происходит довольно распространенная ситуация: человек приходит в строительную компанию и говорит: «Я хочу заказать у вас строительство кирпичного двухэтажного дома с гаражом. Только у меня одно условие: так как у меня ограниченный бюджет, не могли бы вы построить дом без фундамента, ведь его все равно не видно?» Как вы считаете, что ему могут ответить? Скорее всего, ответ будет примерно таким: «Извините, но это невозможно, так как фундамент — это основа любого дома, без него строение просто не сможет стоять».
Действительно, фундаменты являются основными строительными конструкциями для практически любого сооружения. Поэтому к ним предъявляются особые требования. В частности, выбор типа фундамента должен основываться на расчетах, в которых учитывается вес будущих конструкций, которые будут опираться на эту основу. Другими словами, необходимо выполнить сбор нагрузок на фундамент.
Эта процедура выполняется в соответствии с СНиП 2.01.07-85* (СП 20.13330.2011) — актуализированная редакция 1.
Общая нагрузка на фундамент складывается из следующих компонентов:
Включает вес гидроконструкций кровли (стропила, обрешетка, железобетонная плита покрытия и другие); вес кровельного пирога (утеплитель, профнастил, металлочерепица, ондулин и другие); а также учитывает снеговые и ветровые нагрузки.
О том, как собирается нагрузка от кровли, вы также можете узнать на нашем сайте.
Иногда дополнительно включается временная нагрузка – вес людей, которые обслуживают кровлю, что составляет 100 кг/м2.
2. Межэтажные перекрытия.
Этот раздел включает вес несущих элементов перекрытия (железобетонные плиты перекрытия, деревянные и металлические балки), массы отделки пола и покрытий (доски, ламинат, линолеум, штукатурка потолка и другие). Также здесь важно учитывать временные нагрузки от перегородок, людей, мебели и т.д.
Для подробной информации о методах расчет осуществляется через специальные статьи, посвященные сбору нагрузок на перекрытия.
В случае, если ваш дом имеет холодный чердак, то есть комнаты для проживания там не предусмотрены и утепление располагается не в крыше, а над последним этажом, это также должно быть учтено отдельно.
Обычно в этом варианте рассматривается вес несущих элементов перекрытия и теплоизоляционного материала (минеральная плита, пенополистирол, керамзит и другие). Редко к ним добавляют цементно-песчаную стяжку.
Временная нагрузка для чердачного помещения составляет 70 кг/м2.
4. Подвальное перекрытие.
Если пол первого этажа опирается непосредственно на стены, следовательно, этот вес необходимо учитывать при сборе нагрузок на фундамент. Однако если пол расположен прямо по грунту, он передает нагрузку на грунт, а не на фундамент, соответственно его учитывать не нужно.
Эта нагрузка включает сумму следующих весов: конструкции перекрытия (ж/б плита, балки и прочие), пирог пола (ламинат, паркет, цементно-песчаная стяжка, гидроизоляционные и теплоизоляционные материалы) и временные нагрузки (перегородки, люди, мебель и так далее).
Важно: Чтобы перенести перечисленные нагрузки на фундамент, необходимо знать грузовую площадь. Грузовая площадь — это нагрузка, воспринимаемая несущими конструкциями. Например, для здания с двумя несущими стенами, расположенными на расстоянии 5 метров друг от друга и на которые опираются перекрытия, грузовая площадь для каждой стены составит 2,5 м × 1 м = 2,5 м2. Далее, эту величину следует умножить на нагрузку, выраженную в кг/м2, чтобы получить кг, а именно вес, который должен восприниматься фундаментом. Если же требуется получить равномерно распределенную нагрузку (кг/м), нужно просто разделить её на 1 м.
Пример сбора нагрузок на фундамент.
Исходные данные:
Предполагаем строительство жилого двухэтажного дома с холодным чердаком и двускатной крышей. Опирание крыши произведено на две крайние стены и одну стену под коньком. Подвал в проекте отсутствует.
Место расположения строительства — город Нижний Новгород.
Тип местности — поселок городского типа.
Размеры дома составляют 9,5х10 м по наружным граням фундамента.
Угол наклона крыши — 35°.
Высота здания — 9,93 м.
Фундамент — железобетонная монолитная лента шириной 500 и 400 мм и высотой 1 900 мм.
Цоколь — керамический кирпич, толщиной 500 и 400 мм и высотой 730 мм.
Наружные стены — газосиликат плотностью 500 кг/м3. толщина стены 500 мм и высота 6 850 мм.
Внутренние несущие стены — газосиликат плотностью 500 кг/м3. толщиной 400 мм и высота 6 850 мм.
Перекрытия и крыша — деревянные конструкции.
Конструктивные элементы, которые могут удерживать снег на крыше, не предусмотрены.
Разделение нагрузки на дом, действующие нагрузки.
Требуется:
Собрать нагрузки на центральную ленту фундамента, которая расположена под внутренней несущей стеной, если грузовая площадь от перекрытия составляет 4,05 м2, а от крыши — 5,9 м2.
Сбор нагрузок на внутреннюю несущую стену.
Определяем нагрузки, действующие на 1 м2 грузовой площади (кг/м2) всех конструкций, нагрузки которых передаются на фундамент.
Рекомендация: Мы рекомендуем, чтобы вы ознакомились с хорошими обзорными материалами по теме – это поможет вам узнать, как правильно проводить сбор и делать примерные расчеты нагрузок на фундамент. Не забывайте, если у вас нет должного опыта и практики, неправильно проведенные расчеты могут обернуться проблемами. Поэтому для надежности и безопасности лучше всего обращаться к специалистам, таким как инженеры или проектировщики, чтобы избежать ненужных рисков.
