Сбор нагрузок на фундамент каркасного здания пример. Сбор нагрузок на фундамент или сколько весит мой дом

Расчет ленточного фундамента состоит из двух основных этапов – сбора нагрузок и определения несущей способности грунта. Соотношение нагрузки на фундамент к несущей способности грунта определит требуемую ширину ленты.

Толщина стеновой части принимается в зависимости от конструктива наружных стен. Армирование обычно назначается конструктивно (от четырех стержней Ф10мм для одноэтажных газоблочных/каркасных и до шести продольных стержней Ф12мм для кирпичных зданий в два этажа с мансардой). Расчет диаметров и количества арматурных стержней выполняется только для сложных геологических условий.

Абсолютное большинство он-лайновых калькуляторов фундаментов позволяют всего лишь определить требуемое количество бетона, арматуры и опалубки при заранее известных габаритных параметрах фундамента. Немногие калькуляторы могут похвастаться сбором нагрузок и/или определением несущей способности грунта. К сожалению, алгоритмы работы таких калькуляторов не всегда известны, а интерфейсы зачастую непонятны.

Точный результат можно получить с помощью методики расчёта, изложенный в строительных нормах и правилах. Например, СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия», СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений». С помощью первого документа будем собирать нагрузки, второго – определять несущую способность грунта. Эти своды правил представляют собой актуализированные (обновленные) редакции старых советских СНиПов.

Сбор нагрузок

Сбор нагрузок осуществляется суммированием их каждого вида (постоянные, длительные, кратковременные) с умножением на грузовую площадь. При этом учитываются коэффициенты надежности по нагрузке.

К постоянным нагрузкам относят собственный вес конструкций. К длительным – вес не несущих перегородок (применительно к частному строительству). Кратковременными нагрузками является мебель, люди, снег. Ветровыми нагрузками можно пренебречь, если речь не идет о строительстве высокого дома с узкими габаритами в плане. Разделение нагрузок на постоянные/временные необходимо для работы с сочетаниями, которыми для простых частных строений можно пренебречь, суммируя все нагрузки без понижающих коэффициентов сочетания.

По своей сути сбор нагрузок представляет собой ряд арифметических действий. Габариты конструкций умножаются на объемный вес (плотность), коэффициент надежности по нагрузке. Равномерно распределенные нагрузки (полезная, снеговая, вес горизонтальных конструкций) формируют опорные реакции на нижележащих конструкциях пропорционально грузовой площади.

Сбор нагрузок разберем на примере частного дома 10х10, один этаж с мансардой, стены из газоблока D400 толщиной 400мм, кровля симметричная двускатная, перекрытие из сборных железобетонных плит.

Схема грузовых площадей для несущих стен в уровне перекрытия первого этажа (в плане.

Схема грузовых площадей для несущих стен в уровне кровли (в разрезе.

Некоторую сложность представляет собой сбор снеговой нагрузки. Даже для простой кровли согласно СП 20.13330.2011 следует рассматривать три варианта загружения:

Вариант 1 рассматривает равномерное выпадение снега, вариант 2 – не симметричное, вариант 3 – образование снегового мешка. Для упрощения расчёта и для формирования некоторого запаса несущей способности фундаментов (особенно он необходим для примерного расчёта) можно принять максимальный коэффициент 1,4 для всей кровли.

Конечным результатом для сбора нагрузок на ленточный фундамент должна быть линейно распределенная (погонная вдоль стен) нагрузка, действующая в уровне подошвы фундамента на грунт.

Таблица сбора равномерно распределенных нагрузок

Всего: 1076 кг/м2

Нормативное значение снеговой нагрузки зависит от региона строительства. Его можно определить по приложению «Ж» СП 20.13330.2011. Собственные веса кровли, стропил, напольного перекрытия и перегородок взяты ориентировочно, для примера. Эти значения должны определяться непосредственным вычислением веса того или иного конструктива, или приближенным определением по справочной литературе (или в любой поисковой системе по запросу «собственный вес ххх», где ххх – наименование материала/конструкции).

Рассмотрим стену по оси «Б». Ширина грузовой площади составляет 5200мм, то есть 5,2м. Умножаем 1076кг/м2*5,2м=5595кг/м.

Но это ещё не вся нагрузка. Нужно добавить собственный вес стены (надземной и подземной части), подошвы фундамента (ориентировочно можно принять её ширину 60см) и вес грунта на обрезах фундамента.

Для примера возьмем высоту подземной части стены из бетона в 1м, толщина 0,4м. Объемный вес неармированного бетона 2400кг/м3, коэффициент надежности по нагрузке 1,1: 0,4м*2400кг/м3*1м*1,1=1056кг/м.

Верхнюю часть стены примем в примере равной 2,7м из газобетона D400 (400кг/м3) той же толщины: 0,4м*400кг/м3*2,7м*1,1=475кг/м.

Ширина подошвы условно принята 600мм, за вычетом стены в 400мм получаем свесы общей суммой 200мм. Плотность грунта обратной засыпки принимается равной 1650кг/м3 при коэффициенте 1,15 (высота толща определится как 1м подземной части стены минус толщина конструкции пола первого этажа, пусть будет в итоге 0,8м): 0,2м**1650кг/м3*0,8м*1,15=304кг/м.

Осталось определить вес самой подошвы при её обычной высоте (толщине) в 300мм и весе армированного бетона 2500кг/м3: 0,3м*0,6м*2500кг/м3*1,1=495кг/м.

Суммируем все эти нагрузки: 5595+1056+475+304+495=7925кг/м.

Более подробная информация о нагрузках, коэффициентах и других тонкостях изложена в СП 20.13330.2011.

Расчёт несущей способности грунта

Для расчёта несущей способности грунта понадобятся физико-механические характеристики инженерно-геологических элементов (ИГЭ), формирующих грунтовый массив участка строительства. Эти данные берутся из отчета об инженерно-геологических изысканиях. Оплата такого отчёта зачастую окупается сторицей, особенно это касается неблагоприятных грунтовых условий.

Среднее давление под подошвой фундамента не должно превышать расчётное сопротивление основания, определяемого по формуле:

Для этой формулы существует ряд ограничений по глубине заложения фундаментов, их размеров и т.д. Более подробная информация изложена в разделе 5 СП 22.13330.2011. Ещё раз подчеркнем, что для применения данной расчётной методики необходим отчет об инженерно-геологических изысканиях.

В остальных случаях с некоторой степенью приближенности можно воспользоваться усредненными значениями в зависимости от типов ИГЭ (супеси, суглинки, глины и т.п.), приведенными в СП 22.133330.2011:

В рамках примера зададимся суглинистым грунтом с коэффициентом пористости 0,7 при значении числа пластичности 0,5 – при интерполяции это даст значение R=215кПа или 2,15кг/см2. Самостоятельно определить пористость и число пластичности очень сложно, для приблизительной оценки стоит оплатить взятие хотя бы одного образца грунта со дна траншеи специалистом лаборатории, выполняющей изыскания. В общем и целом для суглинистых грунтов (самый распространенный тип) чем выше влажность, тем выше значение числа пластичности. Чем легче грунт уплотняется, тем выше коэффициент пористости.

Определение требуемой ширины подошвы («подушки») ленточного фундамента

Требуемая ширина подошвы определяется отношением расчетного сопротивления основания к линейно распределенной нагрузке.

Ранее мы определили погонную нагрузку, действующую в уровне подошвы фундамента – 7925кг/м. Принятое сопротивление грунта у нас составило 2,15кг/см2. Приведём нагрузку в те же единицы измерения (метры в сантиметры): 7925кг/м=79,25кг/см.

Ширина подошвы ленточного фундамента составит: (79,25кг/см) / (2,15 кг/см2)=36,86см.

Ширину фундамента обычно принимают кратной 10см, то есть округляем в большую сторону до 40см. Полученная ширина фундамента характерна для легких домов, возводимых на достаточно плотных суглинистых грунтах. Однако по конструктивным соображениям в некоторых случаях фундамент делают шире. Например, стена будет облицовываться фасадным кирпичом с утеплением толщиной 50мм. Требуемая толщина цокольной части стены составит 40см газобетона + 12см облицовки + 5см утеплителя = 57см. Газобетонную кладку на 3-5см можно «свесить» по внутренней грани стены, что позволит уменьшить толщину цокольной части стены. Ширина подошвы должна быть не менее этой толщины.

Осадка фундамента

Ещё одной жестко нормируемой величиной при расчёте ленточного фундамента является его осадка. Её определяют методом элементарного суммирования, для которого вновь понадобятся данные из отчета об инженерно-геологических изысканиях.

Исходя из опыта строительства и проектирования известно, что для инженерно-геологических условий, характерных отсутствием грунтов с модулем деформации менее 10МПа, слабых подстилающих слоев, макропористых ИГЭ, ряда специфичных грунтов, то есть при относительно благоприятных условиях расчёт осадки не приводит к необходимости увеличения ширины подошвы фундамента после расчёта по несущей способности. Запас по расчётной осадке по отношению к максимально допустимой обычно получается в несколько раз. Для более сложных геологических условий расчёт и проектирование фундаментов должен выполняться квалифицированным специалистом после проведения инженерных изысканий.

Заключение

Расчёт ленточного фундамента выполняется согласно действующим строительным нормам и правилам, в первую очередь СП 22.13330.2011. Точный расчёт фундамента по несущей способности и его осадки невозможен без отчета об инженерно-геологических изысканиях.

Приближенным образом требуемая ширина ленточного фундамента может быть определена на основании усредненных показателей несущей способности тех или иных видов грунтов, приведенных в СП 22.13330.2011. Расчёт осадки обычно не показателен для простых, однородных геологических условий в рамках «частного» строительства (легких строений малой этажности).

Принятие решения о самостоятельном, приближенном, неквалифицированном расчёте ширины подошвы ленточного фундамента владельцем будущего строения неоспоримым образом возлагает всю возможную ответственность на него же.

Целесообразность применения он-лайн калькуляторов вызывает обоснованные сомнения. Правильный результат можно получить, используя методики расчёта, приведенные в нормах и справочной литературе. Готовые калькуляторы лучше применять для подсчета требуемого количества материалов, а не для определения ширины подошвы фундамента.

Точный расчет ленточного фундамент не так уж прост и требует наличия данных по грунтам, на которые он опирается, в виде отчета по инженерно-геологическим изысканиям. Заказ и оплата изысканий, а также кропотливый расчет окупятся сторицей правильно рассчитанным фундаментом, на который не будут потрачены лишние деньги, но который выдержит соответствующие нагрузки и не приведет к развитию недопустимых деформаций здания.

Расчет нагрузки на фундамент необходим для правильного выбора его геометрических размеров и площади подошвы фундамента. В конечном итоге, от правильного расчета фундамента зависит прочность и долговечность всего здания. Расчет сводится к определению нагрузки на квадратный метр грунта и сравнению его с допустимыми значениями.

Для расчета необходимо знать:

• Регион, в котором строится здание;
• Тип почвы и глубину залегания грунтовых вод;
• Материал, из которого будут выполнены конструктивные элементы здания;
• Планировку здания, этажность, тип кровли.

Исходя из требуемых данных, расчет фундамента или его окончательная проверка производится после проектирования строения.

Попробуем рассчитать нагрузку на фундамент для одноэтажного дома, выполненного из полнотелого кирпича сплошной кладки, с толщиной стен 40 см. Габариты дома – 10х8 метров. Перекрытие подвального помещения – железобетонные плиты, перекрытие 1 этажа – деревянное по стальным балкам. Крыша двускатная, покрытая металлочерепицей, с уклоном 25 градусов. Регион – Подмосковье, тип грунта – влажные суглинки с коэффициентом пористости 0,5. Фундамент выполняется из мелкозернистого бетона, толщина стенки фундамента для расчета равна толщине стены.

Определение глубины заложения фундамента

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

Таблица 1 – Справочные данные о глубине промерзания грунта

Справочная таблица для определения глубины заложения фундамента по регионам

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

Таблица 2 – Зависимость глубины заложения фундамента от типа грунта

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 кровли

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.

Таблица 3 – Удельный вес разных видов кровли

Справочная таблица — Удельный вес разных видов кровли

1. Определяем площадь проекции кровли. Габариты дома – 10х8 метров, площадь проекции двускатной крыши равна площади дома: 10·8=80 м 2 .
2. Длина фундамента равна сумме двух длинных его сторон, так как двускатная крыша опирается на две длинные противоположные стороны. Поэтому длину нагруженного фундамента определяем как 10·2=20 м.
3. Площадь нагруженного кровлей фундамента толщиной 0,4 м: 20·0,4=8 м 2 .
4. Тип покрытия – металлочерепица, угол уклона – 25 градусов, значит расчетная нагрузка по таблице 3 равна 30 кг/м 2 .
5. Нагрузка кровли на фундамент равна 80/8·30 = 300 кг/м 2 .

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.

Таблица — расчет снеговой нагрузки на фундамент

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 м 2 .
3. Снеговая нагрузка для Подмосковья по карте равна 126 кг/м 2 . Умножаем ее на площадь крыши и делим на площадь нагруженной части фундамента 88·126/8=1386 кг/м 2 .

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 4 – Удельный вес перекрытий

1. Площадь перекрытий равна площади дома – 80 м 2 . 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 м 2 нагружаемой части фундамента: (40000+16000)/8=7000 кг/м 2 .

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 5 – Удельный вес материалов стен

Таблица — Удельный вес стен

1. Площадь стен равна высоте здания, умноженной на периметр дома: 3·(10·2+8·2)=108 м 2 .
2. Объем стен – это площадь, умноженная на толщину, он равен 108·0,4=43,2 м 3 .
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 м 2 .
5. Удельная нагрузка стен на фундамент равна 77760/14,4=5400 кг.

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 м 2 площади его основания. Объем можно найти как произведение глубины заложения на толщину фундамента. Толщину фундамента принимают при предварительном расчете равной толщине стен.

Таблица 6 – Удельная плотность материалов фундамента

Таблица — удельная плотность материало для грунта

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

Расчет общей нагрузки на 1 м 2 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 R 0 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/м 2 =17 т/м 2 .
2. Определяем условное расчетное сопротивление грунта по таблицам СНиП 2.02.01-83. Для влажных суглинков с коэффициентом пористости 0,5 R 0 составляет 2,5 кг/см 2 , или 25 т/м 2 .

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

Сбор нагрузок на фундамент – один из важных этапов проектирования. Он позволит подобрать оптимальный вариант фундамента с учетом особенностей почвы на участке, планировки будущего строения, его особенностей, этажности, материалов строительства и отделки. Это поможет увеличить срок службы здания и избежать его деформации.

Особенности

Сами по себе нагрузки на фундамент различаются по продолжительности воздействия и могут быть временными или постоянными. К постоянным нагрузкам относятся стены, перегородки, перекрытия, кровля. К временным можно отнести мебель, оборудование (относятся к подгруппе длительных нагрузок) и погодные условия – воздействие снега, ветра (кратковременные).

Прежде чем осуществлять сбор нагрузок, необходимо провести некоторые мероприятия, а именно:

1. составить подробный план будущей постройки, включить в него все простенки;
2. определиться, будет ли оборудован дом подвалом, и если будет – какова должна быть его глубина;
3. четко определить высоту цоколя и подобрать материалы, которые будут использоваться при его изготовлении;
4. определиться с утеплителем, гидроизоляцией, защитой от ветра, отделочными материалами – как внутренними, так и наружными, и с их толщиной.

Все это поможет наиболее точно рассчитать все нагрузки, а значит избежать перекоса, изгиба, просадки, выгиба, крена или смещения здания. Об увеличении срока эксплуатации, долговечности и надежности постройки не стоит упоминать – очевидно, что все эти показатели только выиграют при правильном проведении расчетов.

Кроме того, расчет нагрузки поможет правильно подобрать геометрические формы, подошву фундамента и ее площадь.

От чего зависит?

Нагрузка на фундамент – это сочетание ряда факторов.

К ним относится:

• то, в каком регионе будет осуществляться строительство;
• каков грунт на выбранном участке;
• насколько глубоко залегают грунтовые воды;
• из каких материалов будут выполняться элементы;
• какова планировка будущего здания, сколько в нем будет этажей, какая будет кровля.

Важно правильно определить почву на участке будущего строительства , поскольку она оказывает непосредственное влияние на долговечность фундамента, на то, какому типу опорной конструкции лучше отдать предпочтение и на глубину закладки. Например, если на месте стройки глинистая, суглинистая почва или супесь, то фундамент нужно будет укладывать на ту глубину, на которую промерзает почва зимой. Если же грунт крупноблочный или песчаный – это делать необязательно.

Правильно определить тип почвы можно при помощи СП «Нагрузки и воздействия» – документ, который необходим при расчете веса строения. В нем содержится подробная информация о том, какие нагрузки испытывает фундамент и каким образом их определять. Карты в СНиП «Строительная климатология» также помогут определить тип грунта. Несмотря на то, что данный документ отменен, он может быть очень полезен в частном строительстве как материал для ознакомления.

Помимо глубины, важно правильно определить необходимую ширину опорной конструкции. Она зависит от типа фундамента. Ширина ленточного и столбчатого фундаментов определяется исходя из ширины стен. Опорная часть плитного фундамента должна выходить за наружные границы стен на десять сантиметров. Если фундамент свайный – сечение определяется при помощи расчета, а его верхнюю часть – ростверк – подбирают исходя из того, какая нагрузка будет оказываться на фундамент и какая планируется толщина стен.

Кроме того, необходимо учесть и собственный вес опорной конструкции, расчет которого производится с учетом глубины промерзания, уровня залегания грунтовых вод и наличия или отсутствия подвала.

Если подвал не предусмотрен, подошва фундамента должна располагаться не меньше чем на 50 сантиметров выше грунтовых вод. Если же предполагается наличие подвала – основание должно располагаться на 30-50 сантиметров ниже пола.

Также немаловажное значение имеют динамические нагрузки. Это подгруппа временных нагрузок, которые оказывают на фундамент мгновенное или периодическое воздействие. Всевозможные машины, двигатели, молоты (например, штамповочные) – примеры динамических нагрузок. Они оказывают довольное сложное воздействие как на саму опорную конструкцию, так и на почву под ней. Если предполагается, что фундамент будет испытывать подобные нагрузки, их нужно особо учесть при расчете.

Как рассчитать?

Нагрузка на фундамент определяется совокупностью нагрузок всех составных элементов здания. Чтобы правильно высчитать это значение, нужно посчитать нагрузку стен, кровли, перекрытий, воздействие природных факторов, например, снега, сложить все это вместе и сравнить с тем значением, которое считается допустимым.

Не стоит забывать и о типе почвы, который оказывает прямое влияние на то, какой тип фундамента предпочесть и на какую глубину его закладывать. Например, если на участке очень подвижные и неравномерно сжимаемые почвы, можно использовать фундаментную плиту.

Для того чтобы определение нагрузки было максимально точным, необходимо собрать следующую информацию:

• Какова форма и размер будущего дома.
• Какой высоты будет цоколь, из каких материалов его планируется делать, какова будет наружная его отделка.
• Данные по наружным стенам здания. Нужно учесть высоту, площадь, занимаемую в стенах фронтонами, оконными и дверными проемами, из каких материалов они будут сложены, какие материалы будут использоваться при наружной и внутренней отделке.
• Перегородки внутри здания. Определяют их длину, высоту, площадь, которая будет занята дверными проемами, материал, из которого перегородки будут выполнены, и каким образом будет осуществлена их отделка. Отдельно собираются данные по несущим и не несущим конструкциям.
• Крыша. Учитывают тип кровли, ее длину, ширину, высоту, материал изготовления.
• Расположение утеплителя – на перекрытии чердака или в пространстве между стропилами.
• Перекрытие цоколя (пол на первом этаже). Какого типа оно будет, какую будет иметь стяжку.
• Перекрытие между первым и вторым этажами – те же данные, что и у цокольного перекрытия.
• Перекрытие между вторым и третьим этажом (если планируется многоэтажное здание).
• Перекрытие чердака.

Все эти данные помогут произвести точный расчет нагрузок и определить, соответствует ли полученная величина требованиям, которые предъявляет ГОСТ, или нет.

Заранее составленная схема здания, на которой будут указаны размеры самого здания и всех конструкций, поможет в произведении расчетов. Кроме того, нужно учесть удельный вес материалов, из которых сооружены стены, перекрытия, перегородки и материалы отделки.

Вам поможет таблица, где приведено значение массы для материалов, наиболее часто используемых в строительстве.

Далее нужно рассчитать, какую нагрузку оказывает отдельно тот или иной элемент конструкции. Например, кровля. Ее вес равномерно распределяется по тем сторонам фундамента, на которые опираются стропила. Если площадь проекции кровли поделить на площадь сторон, на которые оказывается нагрузка, и умножить на вес используемых материалов, получится искомое значение.

Чтобы определить, какую нагрузку оказывают стены, нужно их общий объем умножить на вес материалов и все это разделить на произведение длины и толщины фундамента.

Нагрузка, оказываемая перекрытиями, рассчитывается с учетом площади тех противоположных сторон основания, на которые они опираются. При этом нужно учитывать, что площадь перекрытий и площадь самого здания должны быть равны между собой. Здесь имеет значение также этажность здания и то, из какого материала выполнен пол на первом этаже – перекрытие подвала. Для расчета нагрузки нужно площадь каждого из перекрытий умножить на вес используемых материалов (см. таблицу) и разделить на площадь тех частей фундамента, на которые оказываются нагрузки.

Немаловажное значение имеют и нагрузки, оказываемые природными климатическими факторами – осадки, ветер и пр. Как пример – нагрузка от снега. Первоначально она сказывается на крыше и стенах, а через них – на фундаменте. Чтобы высчитать снеговую нагрузку, нужно определить, какую площадь занимает снежный покров. Берется величина, равная площади кровли.

Данное значение нужно разделить на площадь сторон основания, испытывающих нагрузку, и умножить на величину удельной снеговой нагрузки, которая определяется по карте.

Также нужно рассчитать и собственную нагрузку фундамента. Для этого берется его объем, умножается на плотность используемых при выполнении материалов, и делится на квадратный метр основания. Чтобы вычислить объем, нужно глубину залегания умножить на толщину, которая равна ширине стен.

Калькулятор Вес-Дома-Онлайн v.1.0

Расчет веса дома с учетом снеговой и эксплуатационной нагрузки на перекрытия (расчет вертикальных нагрузок на фундамент). Калькулятор реализован на основе СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия (актуал. версия СНиП 2.01.07-85).

Пример расчета

Дом из газобетона размерами 10х12м одноэтажный с жилой мансардой.

Входные данные

• Конструктивная схема здания: пятистенок (с одной внутренней несущей стеной по длинной стороне дома)
• Размер дома: 10х12м
• Количество этажей: 1 этаж + мансарда
• Снеговой район РФ (для определения снеговой нагрузки): г.Санкт-Петербург – 3 район
• Материал кровли: металлочерепица
• Угол наклона крыши: 30⁰
• Конструктивная схема: схема 1 (мансарда)
• Высота стен мансарды: 1.2м
• Отделка фасадов мансарды: кирпич лицевой фактурный 250х60х65
• Материал наружных стен мансарды: газобетон D500, 400мм
• Материал внутренних стен мансарды: не участвует (конек подпирают колоны, которые в расчете не участвуют из-за малого веса)
• Эксплуатационная нагрузка на перекрытия: 195кг/м2 – жилая мансарда
• Высота первого этажа: 3м
• Отделка фасадов 1 этажа: кирпич лицевой фактурный 250х60х65
• Материал наружных стен 1 этажа: газобетон D500, 400мм
• Материал внутренних стен этажа: газобетон D500, 300мм
• Высота цоколя: 0.4м
• Материал цоколя: кирпич полнотелый (кладка в 2 кирпича), 510мм

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

АВ=ВС – неизвестно

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).

Общая площадь перекрытий = Длина дома * Ширина дома * (Кол-во этажей + 1) = 10 * 12 * (1 + 1) = 240 м2

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

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

Очень важным и ответственным моментом в строительстве считается закладка несущего основания.

Схема расчета нагрузок на фундамент.

На фундамент опираются все несущие конструкции. Чтобы избежать ошибок при глубине закладки, необходимо произвести расчет нагрузок и посчитать все на стадии проектирования.

Сбор всех нагрузок обеспечит длительный срок службы строения и отличную прочность.

Величина массы на грунт

Таблица расчета ленточного фундамента для дома.

В первую очередь считается вся тяжесть на грунтовое основание. Сюда входит масса постройки, мебель, количество людей, оборудование и временные тяжести (погодные условия). Чтобы произвести расчет площади опор, на которые будет ложиться постройка, считаются следующие параметры:

• тяжесть несущего основания;
• все материалы, которые планируется применять при строительстве, включая все отделочные работы;
• Характерные особенности грунтового основания.

Чтобы произвести расчет нагрузок, к примеру, на ленточный фундамент, необходимо учесть следующий сбор:

• несущая подошва;
• грунт выше подошвы;
• пол и лестница;
• цоколь;
• потолок;
• крыша;
• стены с внутренней и внешней отделкой.

Таблица расчета нагрузки на фундамент по регионам.

Определение нагрузок на фундамент производится калькуляцией средних справочных данных массы всех материалов. Если умножить величины на объем строения, то можно получить необходимый расчет нагрузок. Изначально производится калькуляция несущего основания. Для определения веса необходимо объем основания умножить на удельную тяжесть.

Расчет площади подошвы повлияет на давление, на грунтовое основание. При этом нагрузка на каждый квадратный см не должна превышать критического значения. Необходимо учитывать тот факт, что несущая способность грунта (почвы) имеет несколько значений, которые и называют расчетом сопротивления.

Тяжесть на грунтовое основание

Для того чтобы произвести верный расчет нагрузок, необходимо сложить сбор массы дома и фундамент. Помимо типа грунтового основания, следует учесть размеры, тип строения и глубину закладки. Схема и эскиз значительно упростят расчет, а удельное давление необходимо вычислить как отношение тяжести дома к общей площади подошвы.

Рассмотрим один пример калькуляции нагрузок на фундамент и того, как выбрать основание. По условию задачи нам дан двухэтажный дом, площадью 6 х 6 м и высотой этажа 2,5 м. Для начала найдем длину внешних и внутренних стен одного этажа. Для этого (6 + 6) х 2 + 6 = 30 м. Умножаем данную сумму на 2 и получаем длину двух этажей. В нашем случае получается 60 м.

Схема расчетов нагрузки, допускаемых на сваю, с учетом допустимых перегрузок.

Следующим шагом станет определение площади стен. Для этого 60 м х 2,5 м = 150 м 2 . Далее следует вычислить площадь перекрытий чердачного и цокольного уровней (6 х 6 = 36 м 2). В большинстве случаев крыша выступает за стены конструкции. Для примера в расчет возьмем длину выступа 50 см и определим площадь. В этом случае длина получится на 1 м больше (7), таким образом, площадь получится 49 м 2 .

Затем находим дополнение побочных нагрузок на фундамент (мебель, оборудование, люди). К примеру, 100 кг/кв.м (49 кв.м х 100 кг/кв.м = 4900 кг), все суммируем и получаем цифру воздействия на несущее основание. Примерный расчет и сбор нагрузок на фундамент разных типов строения, включая временные осадки.

На непучинистых грунтах самая малая глубина заложения несущего основания должна быть 0,5 м. Если говорить о российских регионах, то придел грунтового промерзания составляет примерно 1,2 м. В этом случае фундамент закладывают на глубину 1,5 м. Жилое строение исключает замерзание грунта под собой, поэтому с учетом нагрузок минимальная глубина должна быть 0,5-0,7 м. Если грунт рыхлый, то его необходимо заменить на более плотный.

Ширина подошвы мелкого заложения

Схема расчета плитного фундамента.

И его ширина высчитывается из расчета массы дома на единицу площади и несущей способности почвы под подошвой. В этом случае учитывается несущая способность грунта. Нужно, чтобы она была больше удельного веса дома минимум на 30%. Тогда умножаем полную тяжесть строения на 1,3 и получаем несущую способность почвы. Ленточный фундамент (ширина) умножается на его длину и сопротивление грунта, полученная сумма и есть несущая способность грунта.

Ленточный фундамент мелкозаложенный, и его ширина будет известна, если сделать сбор веса дома, длину несущего основания и подсчитанное сопротивление грунта. Как упоминалось выше, вес всего строения – это сбор веса стен, перекрытий и крыши. Приведем примеры веса стен подсчитанного материала дома.

Детальные примеры и подробные подсчеты

Рассмотрим пример. Строим ленточный фундамент и одноэтажный дом площадью (10 х 10) с одной стеной внутри и высотой потолка 3 м. Посчитаем общую площадь всех стен. Для этого 10 х 4 х 3 = 120, 10 х 3 = 30, затем 120 + 30 = 150 кв.м. В качестве примера выберем кирпичные стены из таблицы, 500 кг/м х 150 кв.м = 75000 кг. Затем к массе стен добавляем вес перекрытий из таблицы.

Схема строительства фундамента.

Возьмем в качестве примера чердачное перекрытие плотностью 300 кг и цокольное из железобетона. Напоминаем, что наша площадь одноэтажного дома составляет 100 кв.м. Умножаем площадь на тяжесть чердачного перекрытия и площадь строения на вес цокольного железобетонного перекрытия и суммируем все (100 х 150 + 100 х 500 = 65000 кг). Чтобы получить сумму нагрузки на ленточный фундамент, прибавим к перечисленному ранее еще массу крыши. Для этого необходимо сделать сбор категорий стропильных материалов кровли.

Определение крыши и итоговый результат

Схема свайно-ростверкового фундамента.

Для определения тяжести крыши возьмем в качестве примера площадь проекции 120 кв.м и угол наклона крыши 30 градусов. Предположим, что для нашего домика понадобится 32 доски длиной 200 мм, толщиной 50 мм и 10 брусьев 150 мм на 100 мм. Удельный вес пиломатериалов на ленточный фундамент 500 кг/кв.м, теперь можно рассчитать вес стропил:

((32 х 0,06) + (10 х 0,09)) х 500 = 1410 кг.

К данной цифре прибавляется масса материала, выбранного для крыши. Возьмем ондулин (150 х 4 = 600 кг), общий вес кровли получится 2010 кг (1410 + 600).

К данному значению возьмем снеговую дополнительную нагрузку, к примеру, 120 кг/кв.м. Умножаем площадь крыши 120 на 120 кг и получаем 14400 кг дополнительной тяжести. Также следует учесть и ветровую нагрузку на ленточный фундамент. Здесь умножается площадь дома на 15 и высоту дома и прибавляется 40, получается ветровая нагрузка (100 х 15 х 7 + 40 = 14500 кг). Затем просчитывается еще дополнительная нагрузка, которая будет находиться в доме (мебель, оборудование, люди). Для помощи можно воспользоваться еще одной таблицей.

В качестве примера мы используем жилой дом, поэтому умножаем площадь дома на 195 (100 х 195 = 19500 кг). На финише мы получили все цифры, необходимые для суммирования подсчета на ленточный фундамент.

• стены дома – 75000 кг.;
• перекрытия – 65000 кг.;
• крыша – 2010 кг.;
• дополнительная нагрузка (мебель, оборудование, люди) – 19500 кг.

Общая сумма получается 320010 кг. Теперь можно определить общий вес строения и превратить его сразу в формулу. Полный вес дома умножается на 1,3, тогда получаем несущую конструкцию грунта. Несущая способность грунта равна ширине основания, умноженной на его длину и умноженной на сопротивление грунта. Таким образом можно легко рассчитать ширину подошвы. Полную массу строение умножают на 1,3 и делят на длину основания, умноженного на сопротивление грунта.

Расчет сопротивление грунта и глубина заложенного основания

Следует помнить, что ширина фундамента должна быть больше ширины стен. Наибольшую сложность из расчетов представляет собой определение сопротивления грунта на строительной площадке. Здесь лучше заказать геологическое исследование, а не делать самостоятельный расчет. Можно просмотреть таблицу и попробовать выполнить самостоятельный расчет.

Чтобы определить глубину заложения, можно воспользоваться некоторыми расчетами.