Пример сбора нагрузок при расчете фундаментов

1. Вычисляем удельный вес железобетона y = pg « 2500-10 = = 25000 Н/м 3 = 25 кН/м 3 .

Краткие характеристики и конструктивные особенности

Данный вид основания представляет собой единую конструкцию в виде ленты, расположенной под всеми несущими стенами постройки.

По глубине залегания ленточные фундаменты могут быть:

Краткие характеристики и конструктивные особенности

Глубиной заложения принято считать высоту опорной конструкции от уровня планировки до его «подошвы».

Конструктивно, основания ленточного типа могут быть:

  • монолитными;
  • сборными.
Краткие характеристики и конструктивные особенности

Конструкция монолитного фундамента представляет собой ленту из монолитного железобетона. Сборные фундаменты возводят из бетонных блоков, кирпича или бутового камня. В современном строительстве чаще всего возводят монолитные основания, которые позволяют равномерно распределить нагрузку на грунт, предотвращая их разрушение. Сборные фундаменты менее надежны, хотя и требуют меньших вложений при возведении.

Вычисление площади и веса фундамента

Таблица расчета размеров фундамента.

Вычисление площади и веса фундамента

Для того чтобы верно рассчитать все показатели фундамента под дом, необходимо учитывать возможную деформацию почвы и несущую способность грунта на месте строительства. Для проведения точных измерений понадобится изучение не только свойств строительного материала, но и почвы, на которой будет размещено здание.

Вычисление площади и веса фундамента

Вот почему так важно при проектировании здания учитывать и свойства грунта, на котором будет располагаться конструкция. Дело в том, что почва может просто не выдержать суммарную нагрузку строения, в результате либо перекосится все здание, либо оно деформируется

Вычисление площади и веса фундамента

Рассмотрим пример расчета для одноэтажного здания (стены 5 и 8 м) с ленточным фундаментом (он считается наиболее тяжелым).

Вычисление площади и веса фундамента

Итак, длина всей ленты составит 31 м (сумма всех внешних стен + внутренняя 5 м), а высота основы — 2 м (цоколь 0,5 м и 1,5 м вглубь грунта). Для получения данных по объему перемножаем длину на ширину и на высоту. Получим 0,5х2х31=31 м3. По данным таблицы можно рассчитать вес железобетонного фундамента: 2400 кг/м3*31 м3 = 74,4 т. При этом опорная площадь составит 0,5 м *31 м = 15500 см2. Далее вес фундамента прибавляют к весу конструкции дома и полученный показатель делят на опорную площадь.

Вычисление площади и веса фундамента
Вычисление площади и веса фундамента

Расчет сопротивления грунта вычисляется в кг/см2. В таблице 2 представлен перечень грунтов с допустимыми показателями. Если по расчетам, проведенным вами, нагрузка превышает показатели в таблице, рекомендуется изменить размеры фундамента, чтобы увеличить опорную площадь. Не забудьте пересчитать все показатели, ведь изменение размеров фундамента повлечет за собой изменение нагрузки в целом.

Вычисление площади и веса фундамента

Пример расчета сбора нагрузок на фундамент

Возьмем для примерного расчета дом в один этаж, под крышей которого будет располагаться мансарда.

На этапе расчета сбора нагрузок в нашем распоряжении будет поэтажный план будущего дома с эскизами фасадов. Имеется и схема дома в разрезе, в котором показано, из каких материалом и какой толщины будут строиться внутренние стены дома.

В итоге мы получаем следующие исходные данные для расчета суммарных нагрузок:

  • Дом состоит из одного этажа с обитаемой мансардой
  • Размеры дома составляют 10 на 10 метров
  • Высота между перекрытиями составляет 2,5 метра,
  • Наружные стены будут строиться из газобетонных блоков, их толщина составит 30 см. С наружной стороны они будут облицованы пустотелым кирпичом с лощиной слоя 12 см.
  • В доме будет одна внутренняя несущая стена толщиной 38 см.
  • Над цоколем будет расположено перекрытие из пустотелой железобетонной плиты. Из аналогичного материала будет построено и чердачное перекрытие.
  • Крыша дома будет построена по стропильному типу, кровля будет оборудована из профнастила.
  • Дом будет располагаться в уральском регионе России.

Рассчитываем площади всех элементов надземной части нашего строения:

  • Полная площадь перекрытий составит 100 кв.м. (10*10м)
  • Полная площадь стен, включая проемы под окна и двери составить на первый этаж 100 кв.м. (2,5*4*10м). Для мансардного этажа эта величина будет равна 65 кв.м. (сумма (1*4*10) и (2,5*2,5). Таким образом, общая площадь стен в здании составит 165 кв.м.
  • Общая площадь кровельного покрытия на крыше составит 130 кв.м. (1,3*10*10м)

Таблица нагрузок на фундамент

Исходя из приведенной в статье таблице, обозначающей усредненный вес строительных материалов при их расходе на один квадратный метр производим вычисление суммарного постоянного веса строения.

Пример расчета сбора нагрузок на фундамент

Умножаем площадь элементов дома на усредненный вес используемого строительного материала.

  • Масса стен, изготовленных из газобетонных блоков в нашем доме будет составлять 29,7 то есть умножаем общую площадь стен в 100 кв.м. на их толщину в 0,3м и на усредненный вес одного кубометра в 600 кг на один куб.м.
  • Облицовочный кирпич, который пойдет на наружную отделку стен здания будет весить 27,72 тонны (умножаем площадь стен в 165 кв.м. толщину в 0,12 м и на плотность отделочного кирпича в 1400 кг. на один кубометр).
  • Внутренняя стена, изготовленная из пустотелого кирпича, потянет на 17,1 тонну (умножаем ее площадь в 25 кв.м. на толщину в 0,38 м и на плотность кирпича  — 1800 кг на кубометр).
  • Цокольное и чердачное перекрытие у нас изготовлены из пустотелых железобетонных плит, общий вес которых составляет по 50 тонн, того 100 тонн (площадь перекрытия 100 кв.м. и плотность составляет 500 кг на кв. метр.
  • Изготовленная из профнастила кровля будет весить 3,9 тонны (ее площадь равна 130 кв. м., а усредненный вес 30 кг. на кв. метр).
  • Кроме того, при строительстве мансарды будет использоваться утеплительный материал, общий вес которого составит 6,5 тонны
Читайте также:  Облицовка цоколя — обзор материалов

Таким образом, полный вес строительной конструкции нашего одноэтажного дома с мансардой составит примерно 185 тонн.

На строение будут воздействовать также временная климатическая нагрузка – вес снега на кровле в данном регионе может составить 19,5 тонн (на площади 130 кв.м. и плотности снега 150 кг на кв.м.

В доме одномоментно могут находиться до 10 человек, общий вес которых составит 0,8 тонн, а также в нем будет расположена мебель суммарным весом 6 тонн.

Вот так, сравнительно простым способом вы сможете самостоятельно выполнить расчет сбора нагрузок на фундамент вашего будущего дома.

Сохранить и поделиться:

Тип Вес от ограждающих конструкций стен.

Если стены являются несущими или самонесущими, то их вес не учитывается.

Если стены навесные, например, сэндвич панели, то их вес необходимо учесть.

Тип Вес от ограждающих конструкций стен.

Нагрузку от навесных стен прикладываем как сосредоточенную силу, приложенную к центру тяжести стенового ограждения с учетом эксцентриситета е1.

Численное значение этой сосредоточенной силы зависит от шага колонн, высоты колонн и веса стенового ограждения:

= вес ограждающих конструкций(кг/м 2) × высота колонны (м.) × ширина грузовой площади (м.)

Тип Вес от ограждающих конструкций стен.

Вес ограждающих конструкций стен учитываем только в пределах высоты колонны, т.к. ограждающие конструкции выше колонн крепятся к фермам или ригелям.

Шаг колонн определяет ширину грузовой площади.

Рассмотрим пример. Если шаг колонн три метра, то ширина грузовой площади будет равна трем метрам.

Тип Вес от ограждающих конструкций стен.

Если шаг колонн разный, то ширина грузовой площади подсчитывается путем сложения грузовых участков с каждой стороны колонны.

Рассмотрим пример. Допустим шаг колонн слева четыре метра, а шаг колонн справа два метра. Ширина грузового участка слева колонны получается три метра, а справа один метр. Следовательно, ширина грузовой площади этой колонны равняется четырем метрам.

Расчет внецентренно-сжатой колонны по условной гибкости.

Как ни странно, но для подбора сечения внецентренно-сжатой колонны — сплошного стержня есть еще более простая формула:

F = N/φеR (4.1)

где φе — коэффициент продольного изгиба, зависящий от эксцентриситета, его можно было бы назвать эксцентриситетным коэффициентом продольного прогиба, чтобы не путать с коэффициентом продольного прогиба φ. Однако расчет по этой формуле может оказаться более длительным чем по формуле (3.2). Чтобы определить коэффициент φе необходимо все равно знать значение выражения ez·F/Wz — которое мы встречали в формуле (3.2). Это выражение называется относительным эксцентриситетом и обозначается m:

m = ez·F/Wz (4.2)

После этого определяется приведенный относительный эксцентриситет:

mef = hm (4.3)

где h — это не высота сечения, а коэффициент, определяемый по таблице 73 СНиПа II-23-81. Здесь данную таблицу не привожу. Просто скажу, что значение коэффициента h изменяется в пределах от 1 до 1.4, для большинства простых расчетов можно использовать h =

После этого нужно определить условную гибкость колонны λ¯:

λ¯ = λ√‾(Ry/E) (4.4)

и только после этого по таблице 3 определить значение φе:

Таблица 3. Коэффициенты φe для проверки устойчивости внецентренно-сжатых (сжато-изгибаемых) сплошностенчатых стержней в плоскости действия момента, совпадающей с плоскостью симметрии.

Примечания: 1. Значения коэффициента φе увеличены в 1000 раз.2. Значение φе следует принимать не более φ.

Теперь для наглядности проверим сечение колонн, нагруженных с эксцентриситетом, по формуле (4.1):

4.1. Сосредоточенная нагрузка на колонны, обозначенные синим и зеленым цветом, составит:

N = (100+100)·5·3/2 = 1500 кг

Эксцентриситет приложения нагрузки е = 2.5 см, коэффициент продольного изгиба φ =

4.2. Значение относительного эксцентриситета мы уже определяли:

m = 2.5· =

4.3. Теперь определим значение приведенного коэффициента mef:

mef= ·1.2 = ≈ 2

4.4. Условная гибкость при принятом нами коэффициенте гибкости λ = 130, прочности стали Ry = 200 МПа и модуле упругости Е = 200000 МПа составит:

λ¯ = 130√‾(200/200000) =

4.5. По таблице 3 определяем значение коэффициента φе≈

4.6. Определяем требуемое сечение колонны:

F = 1500/(·2050) = см2

Напомню, что при определении площади сечения колонны по формуле (3.1) мы получили почти такой же результат.

Совет: Чтобы нагрузка от навеса передавалась с минимальным эксцентриситетом, в опорной части балки делается специальная площадка. Если балка металлическая, из прокатного профиля, то обычно достаточно приварить к нижней полке балки кусок арматуры.

Читайте также:  Выбор фундамента для строительства деревянного дома

И еще, любое отклонение колонны от вертикали с одной жестко защемленной опорой внизу будет приводить к возникновению дополнительного изгибающего момента в нижних сечениях колонны. При этом для колонн малого сечения такое отклонение будет более значимым, чем для колонн большого сечения. Теоретически влияние этого момента можно учесть при расчетах, однако возникновение дополнительного изгибающего момента из-за возможных просадок фундамента учитывается редко, а потому чем большее сечение будет принято для колонны, тем более надежной будет конструкция.

P.S. Я прекрасно понимаю, что человеку, впервые столкнувшемуся с расчетом строительных конструкций, разобраться в тонкостях и особенностях вышеизложенного материала бывает не просто, но тратить тысячи или даже десятки тысяч рублей на услуги проектной организации вы все равно не хотите. Что ж, я готов вам помочь. Больше подробностей смотрите в статье «Записаться на прием к доктору».

И еще, в последнее время развелось очень много тролят, задающих каверзные вопросы. Я в принципе не возражаю, задавайте. Но ответка может быть жесткой.

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

  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.

Учет необходимых параметров

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.

Порядок проведения вычислений и расчётов

Независимо от типа основания, расчёты производятся в следующей последовательности:

  • Необходимо выяснить параметры, касающиеся единицы длины опоры, помимо нагрузок от веса самого строения, которые состоят из массы стен, перекрытий и кровли, также определяется эксплуатационное давление, нагрузки от снегового покрова и ветровые нагрузки;
  • Расчет массы фундамента. Основание дома также будет оказывать нагрузку на почву, которую необходимо высчитать и добавить к нагрузкам от массы здания. Чтобы сделать это, нужно исходя из габаритов (высоты, ширины и периметра) определить объем основания, и умножить его на объемную плотность бетона (массу одного кубометра).
  • Расчет несущих характеристик почвы — для этого нужно определить тип грунта, и в соответствии с нормативными таблицами вычислить допустимую нагрузку на 1 почвы.
  • Cверка полученных данных с сопротивлением почвы – если возникает необходимость, то осуществляется корректировка площади опоры, например, в случае с ленточным основанием, увеличивается его толщина. При обустройстве свайных или столбчатых оснований необходимо увеличить количество опор в фундаменте либо площадь их сечения;
  • Измерение фундамента – определение размеров;
  • Вычисление толщины подушки из песка, формируемой непосредственно под подошвой. Уплотняющая подсыпка из песка и гравия необходима для предотвращения усадки почвы под массой здания и для минимизации вертикальных сил пучения. В нормальных условиях ее толщина составляет 20 см (10 см песка и 10 см гравия), однако при строительстве тяжелых домов в пучинистом грунте она может быть увеличена до 50 см.

Необходимо учесть, что приведённые формулы расчёта нагрузки, будут актуальны исключительно в сфере малоэтажного строительства, то есть при возведении объектов высотой до 3-х этажей. Схема является упрощённой, так как учитывает только удельное сопротивление грунта, при необходимости прогнозирования сдвига грунтовых слоёв, следует обратиться за помощью к профессионалам. Желательно проводить расчёты дважды, чтобы наверняка определить нужные параметры, так как от этого зависит устойчивость здания.

Зависимость нагрузок от угла наклона крыши

Снеговая и ветровая нагрузки имеют обратную зависимость от угла наклона крыши. Ветер направлен параллельно поверхности земли, для него являются помехой любые вертикальные объекты. Снег ложится на плоскость и давит на нее в направлении сверху-вниз. Поэтому, чем круче угол наклона скатов крыши, тем значительнее ветровые нагрузки и, наоборот, слабее давление снежных сугробов. Поэтому для снижения ветровых нагрузок надо уменьшать угол наклона, а для снижения нагрузок снеговых – увеличивать.

Такое несоответствие требует от проектировщика точного знания о величине снегового покрова и силе преобладающих в регионе ветров, возможности и частоте шквалистых порывов. Иначе можно получить чрезмерно крутую кровлю, образующую сильный парус, или слишком плоскую, не позволяющую снегу скатываться вниз по наклонной плоскости.

Зависимость нагрузок от угла наклона крыши

Кровля должна быть спроектирована с учетом возможности скатывания снега вниз по наклонной плоскости Источник

Читайте также:  Армирование ленточного фундамента своими руками

Выполнение расчета

Для проведения правильного сбора нагрузки следует осуществить расчет веса каждого элемента конструкции и установить глубину размещения опорной конструкции.

Глубина размещения

Данный показатель строится на основании глубины промерзания почвы и ее структурного анализа. Для каждого региона исследуемое значение индивидуальное и складывается на основе многолетнего опыта метеорологов.

Выполнение расчета

По общему принципу основание должно с запасом находиться глубже границ промерзания грунта, однако, из любого правила имеются некоторые исключения. Искомый показатель потребуется впоследствии для установления допустимой нагрузки и определения площади основания.

Для увеличения наглядности следует привести пример на основе ленточного типа. Будем определять глубину размещения фундамента для участка, расположенного в г. Смоленск и имеющего тип почвы – супесь. По первой таблице находим интересующий нас город и сличаем показатель.

Для названного населенного пункта он составляет 120 см. По второй таблице устанавливаем глубину размещения для требуемого вида почвы, этот показатель равен не менее ¾ расчетной глубины промерзания грунта, но не менее 0,7 м, таким образом, получаем значение в 80 см, удовлетворяющее всем заявленным условиям.

Кровельная нагрузка

Представленный вид нагрузки посредством стен сооружения, на которых размещается кровельная система, равномерно распределяется между сторонами основания. Для классической крыши, имеющей два ската, это две противоположные боковые стены. В варианте четырехскатной кровли вес распределяется на все четыре грани.

Требуемый показатель устанавливается по площади проекционных линий кровли, отнесенных к площади сторон основания, подверженных нагрузке, и умноженные на общую массу строительного материала, которую можно вычислить согласно приложенной таблице.

Выполнение расчета

Пример:

  1. Площадь проекционных линий при размерах постройки 10×10 равняется 100 кв.м.
  2. При двухскатной крыше длина сторон основания высчитывается по количеству опорных стен, в нашем случае их 2, таким образом, получаем 10×2=20 м.
  3. Площадь сторон основания, подверженных нагрузке, при толщине фундамента в 0,5 м равняется 0,5х20 = 10 кв.м.
  4. Тип кровли – керамическая или цементно-песчаная черепица при уклоне в 45º, следовательно, нагрузка по приложенной таблице равняется 80 кг/ кв.м.
  5. Общая нагрузка крыши на основание – 100/10×80 = 800 кг/ кв.м.

Вычисление снеговой нагрузки

Снег создает давление на основание через крышу и опорные стены, в связи с этим расчет нагрузки, создаваемой снегом, включает в себя усилия кровли на фундамент. Единственное, что требуется дополнительно установить – площадь давления снега. Искомый показатель равняется площади обустроенной кровли.

Для получения итогового значения площадь кровли следует разделить на площадь опорных стен основания и помножить на средний показатель снеговой нагрузки, согласно таблице.

Пример:

Выполнение расчета
  1. Длина ската кровли в 45º равна 10/2/0,525 = 9,52 м
  2. Площадь кровли равняется длине коньковой части, помноженной на длину ската (9,52х10) х 2 = 190,4 кв.м.
  3. Нагрузка снега для Смоленска составляет 126 кг/ кв.м. Помножаем данное значение на площадь кровли и делим на площадь нагруженных стен основания (190,4х126/10 = 2399,04 кг/кв.м.).

Определение нагрузок, создаваемых перекрытиями

Давление перекрытий осуществляется также как и у кровли на опорные стенки фундамента, в связи с этим расчет нагрузки ведется в прямой взаимосвязи с их площадью. Для определения нагрузки первым делом стоит вычислить площадь промежуточных элементов всех этажей с учетом половой плиты.

Площадь одного перекрытия помножается на общую массу материала, заложенного в ее основу, значение которого можно определить по таблице, и полученное значение делят на площадь нагруженных стенок основания.

Пример:

Площадь перекрытий каждого из этажей равна площади сооружения – 100 кв.м. В здании, для примера, пара перекрытий: одна – железобетонная, вторая – деревянная по металлическим (стальным) направляющим.

Выполнение расчета
  1. Умножаем площадь каждого из перекрытий на их удельный вес. Получаем: 100 х 200 = 20000 кг и 100 х 500 = 50000 кг.
  2. Суммируем представленные показатели. вычисляем нагрузку на квадратный метр: (20000 + 50000) / 10 = 7000 кг/кв.м.

Вычисление нагрузок, создаваемых стенами

Представленный показатель для ленточного типа вычисляется как произведение общего объема стенных элементов и их общего веса, которые необходимо разделить на произведение длины сторон основания и его толщины.

  1. Площадь каждой из стен равна произведению высоты сооружения и периметра дома: 3 х (10 х 2 + 10 х 2) = 120 кв.м.
  2. Вычисляем их объем: произведение площади и толщины (120 х 0,5 = 60 м куб.).
  3. Определяем общий вес, отыскав произведение объема и массы материала, указанного в таблице: 60 х 1400 = 84 000 кг.
  4. Устанавливаем площадь опорных сторон, которая равна произведению периметра основания и его толщины: (10 х 2 + 10 х 2) х 0,5 = 20 кв.м.
  5. Нагрузка, создаваемая стенами: 84 000/20 = 4 200 кг/кв.м.