Мы поговорили о сборе нагрузок для случая, когда основные несущие конструкции – это стены дома. Сейчас все чаще случается, что частные жилые дома строят каркасного типа: когда несущими являются колонны, опирающиеся на столбчатые фундаменты, и воспринимающие нагрузку от перекрытий, балок, стен, перегородок, полов, крыши – в общем, всего, что в доме запроектировано. Подход к сбору нагрузок в этом случае несколько иной.
Предположим, у нас есть двухэтажный дом (второй этаж – полумансардный) каркасного типа: столбчатые фундаменты с фундаментными балками (под стены 1 этажа), монолитные колонны, монолитные перекрытия (безбалочные, только по периметру – обвязочная балка), продольные монолитные балки на втором этаже – поддерживающие конструкции крыши; деревянная крыша, наружные стены – из газобетона, перегородки – кирпичные.
Постараемся собрать нагрузки для расчета:
1) столбчатого фундамента под центральную колонну (оси 2/Б);
2) столбчатого фундамента под угловую колонну (оси 1/В);
3) столбчатого фундамента под крайнюю колонну (оси 4/Г);
4) фундаментной балки.
Выберем город проектирования (для снеговой нагрузки) – пусть это будет Николаев.
Внимание! Сечения несущих элементов (толщина перекрытия, размеры стропильных ног, колонн, балок) взяты просто для примера, их размеры не подтверждены расчетом и могут значительно отличаться от принятых.
1. Нагрузка от 1 м 2 перекрытия над первым этажом.
Нагрузки |
Коэффициент |
||
Монолитная плита толщиной 200 мм (2500 кг/м 3) |
200*2500/1000=500 |
||
звукоизолирующая стяжка толщиной 40 мм, 20 кг/м 3 |
|||
выравнивающая стяжка толщиной 15 мм, 1800 кг/м 3 |
|||
линолеум толщиной 2 мм, 1800 кг/м 3 |
|||
5 32 |
59 1 |
||
Временная нагрузка для жилых помещений - 150 кг/м 2 (ДБН В.1.2-2:2006 «Нагрузки и воздействия», таблица 6.2) |
150*1,3=195 |
Нагрузки |
Коэффициент |
||
Обрешетка из сосновых досок, толщиной 50 мм, 600 кг/м 3 |
|||
Металлочерепица - 5 кг/м 2 |
|||
Стропильная нога сечением 10х20см, шаг стропил 1,2м, из соснового бруса 600 кг/м 3 |
10*20*600/(1,2* 10000)=10 |
||
Итого: |
|||
Потолок – гипсокартон 9,5мм – 7,5 кг/м 2 |
|||
Утеплитель – минеральная вата, толщиной 200 мм, 135 кг/м 3 |
|||
Итого: |
|||
Балка чердачного перекрытия сечением 5х15см, шаг балок 1,2м, из соснового бруса 600 кг/м 3 |
5*15*600/(1,2* 10000)=3,8 |
3,8*1,1=4,2 |
|
Снеговая нагрузка (ДБН В.1.2-2:2006, раздел 8 и приложение Е) - 87 кг/м 2 , коэффициент «мю» = 1,25 |
87*1,25=109 |
Нагрузки |
Коэффициент |
||
Стена из газобетона на клее толщиной 300 мм, 400 кг/м 3 |
300*400/1000=120 |
||
Утеплитель из пенополистирола толщиной 80 мм, 50 кг/м 3 |
|||
Штукатурка толщиной 20 мм, 1700 кг/м 3 |
|||
Г ипсокартон 12,5мм – 9,5 кг/м 2 |
|||
4 . Нагрузка от 1 м 2 кирпичной перегородки.
Нагрузки |
Коэффициент |
||
Перегородка из полнотелого кирпича на тяжелом растворе толщиной 120 мм, 1800 кг/м 3 |
120*1800/1000=216 |
||
Г ипсокартон 12,5мм с двух сторон – 9,5 кг/м 2 |
|||
5 . Нагрузка от собственного веса железобетонных конструкций (на 1 пог. метр).
Нагрузки |
Коэффициент |
||
Колонна сечением 0,3х0,3м, 2500 кг/м 3 |
0,3*0,3*2500=225 |
||
Железобетонная балка под коньком и под стропильной ногой сечением 0,3х0,4м, 2500 кг/м 3 |
0,3*0,4*2500=300 |
||
Железобетонная обвязочная балка по периметру дома сечением 0,3х0,25м, 2500 кг/м 3 |
0,3*0,25*2500=188 |
Теперь необходимо перейти к сбору нагрузок на фундаменты. В отличие от нагрузки на ленточный фундамент, которая определяется на погонный метр, нагрузка на столбчатый фундамент собирается в килограммах (тоннах), так как по сути является сосредоточенной и передается в виде силы N от колонны – фундаменту.
Как перейти от равномерно распределенной нагрузки к сосредоточенной? Нужно умножить ее на площадь (для нагрузки, измеряемой в кг/м 2) или на длину (для нагрузки, измеряемой в кг/м). Так, на колонну, расположенную на пересечении осей «2» и «Б» нагрузка передается с прямоугольника, обозначенного на рисунке выше розовым цветом, размеры этого прямоугольника 2,75х3 м 2 . Как определить эти размеры? По горизонтали у нас есть два пролета между соседними колоннами: один 4,5 м, второй – 1,5 м. От каждого из этих пролетов половина нагрузки приходится на одну колонну, а половина – на другую. В итоге, для нашей колонны длина сбора нагрузки будет равна:
4,5/2 + 1,5/2 = 2,25 + 0,75 = 3 м.
Точно так же определяется длина сбора нагрузки в перпендикулярном направлении:
3/2 + 2,5/2 = 1,5 + 1,25 = 2,75 м.
Площадь сбора нагрузки для колонны по оси 2/Б равна: 3*2,75=8,25 м 2 .
Но для этой же колонны площадь сбора нагрузки от крыши уже будет другой, т.к. колонны по оси «3» на втором этаже уже нет (это видно на разрезе дома), и пролет справа от колонны возрастает до 4,5 м. В табличном расчете это будет учтено.
6. Определим нагрузку на столбчатый фундамент под колонну в центре здания (по оси «2/Б»).
Нагрузки |
||
От собственного веса колонны общей высотой 7м |
||
От собственного веса балки под коньком длиной 2,75м (см. чертеж) |
||
От перекрытия над первым этажом (площадью 2,75*3,0=8,25м 2) |
||
От конструкции крыши (суммарная длина наклонных стропил 2,6+2,6=5,2м; длина сбора нагрузки вдоль оси «2» 2,75м) |
45*5,2*2,75 =644 |
|
От балок перекрытия чердака (площадь сбора нагрузки 4,5х2,75 м 2) |
||
От утеплителя крыши и гипсокартона (площадь сбора нагрузки 4,5х2,75 м 2) |
||
От веса перегородки (длина 2,75 м, высота 2,8 м) |
235*2,75*2,8=1810 |
259*2,75*2,8=1995 |
На перекрытие над первым этажом (площадью 2,75*3,0=8,25м 2) |
||
Снеговая нагрузка (суммарная длина наклонных стропил 2,6+2,6=5,2м; длина сбора нагрузки вдоль оси «2» 2,75м) |
87*5,2*2,75=1244 |
109*5,2*2,75=1559 |
Пояснения:
1. Высота колонны считается от верха фундамента до низа перекрытия плюс от верха перекрытия до низа балки под коньком.
2. При подсчете нагрузки от конструкций крыши нужно обращать внимание на площадь сбора нагрузки – для наклонных элементов площадь больше, для расположенных горизонтально – меньше. В данном случае стропильные ноги, металлочерепица и обрешетка расположены наклонно и имеют большую площадь, чем расположенные горизонтально деревянные чердачные балки, утеплитель и гипсокартон. Для двух других колонн будет иная ситуация.
3. Нагрузка от веса перегородки берется от той части перегородки, которая опирается на участок перекрытия, с которого собирается нагрузка (на рисунке заштрихован розовым). Т.к. в таблице 4 собиралась нагрузка от 1 кв. метра перегородки, то ее нужно умножить на высоту и длину перегородки.
7. Определим нагрузку на столбчатый фундамент под колонну по наружной стене (по оси «1/В»).
Нагрузки |
||
От собственного веса балки под стропилом длиной 3,25м |
||
От собственного веса обвязочной балки длиной 3,25м |
||
От перекрытия над первым этажом (площадью 3,25*2,4=7,8м 2) |
||
От конструкции крыши (длина наклонного стропила 3,23м; длина сбора нагрузки вдоль оси «1» 3,25м) |
45*3,23*3,25 =472 |
50*3,23*3,25=525 |
От утеплителя крыши и гипсокартона (длина наклонного стропила 3,23м; длина сбора нагрузки вдоль оси «1» 3,25м) |
35*3,23*3,25=368 |
44*3,23*3,25=462 |
От веса стены (длина 3,25 м, суммарная высота 4,2 м) |
170*3,25*4,2=2321 |
187*3,25*4,2=2553 |
От веса перегородки (длина 3,25 м, средняя высота (1,55+2,75)/2=2,15 м) |
235*3,25*2,15=1642 |
259*3,25*2,15=1810 |
На перекрытие над первым этажом (площадью 3,25*2,4=7,8м 2) |
||
Снеговая нагрузка (длина наклонного стропила 3,23м; длина сбора нагрузки вдоль оси «1» 3,25м) |
87*3,23*3,25=913 |
109*3,23*3,25=1144 |
Пояснения:
1. Высота обвязочной балки считается до низа перекрытия, чтобы не учитывать один и тот же бетон дважды.
2. Утеплитель и гипсокартон в данном случае расположены наклонно, поэтому и площадь их берется соответственно.
3. Высота перегородки из-за наклонной крыши не одинаковая. Среднюю высоту находим как сумму наименьшей и наибольшей высот перегородки (на участке, с которого собирается нагрузка), деленную на два.
8. Определим нагрузку на столбчатый фундамент под угловую колонну (по оси «4/Г»).
Нагрузки |
||
От собственного веса колонны общей высотой 4,2м |
||
От собственного веса балки под стропилом длиной 2,15м |
||
От собственного веса обвязочной балки суммарной длиной 2,15+1,65-0,3=3,5м |
||
От перекрытия над первым этажом (площадью 2,15*1,65=3,6м 2) |
||
От конструкции крыши (длина наклонного стропила 3,23м; длина сбора нагрузки вдоль оси «4» 2,15м) |
45*3,23*2,15 =313 |
50*3,23*2,15=347 |
От утеплителя крыши и гипсокартона (длина наклонного стропила 3,23м; длина сбора нагрузки вдоль оси «4» 2,15м) |
35*3,23*2,15=243 |
44*3,23*2,15=306 |
От веса стены вдоль оси «4» (длина 2,15-0,3=1,85 м, суммарная высота 4,2 м) |
170*1,85*4,2=1321 |
187*1,85*4,2=1453 |
От веса стены вдоль оси «Г» (длина 1,65-0,3=1,35 м, суммарная высота 2,8+(1,57+2,32)/2=4,8 м) |
170*1,35*4,8=1102 |
187*1,35*4,8=1212 |
На перекрытие над первым этажом (площадью 2,15*1,65=3,6м 2) |
||
Снеговая нагрузка (длина наклонного стропила 3,23м; длина сбора нагрузки вдоль оси «4» 2,15м) |
87*3,23*2,15=604 |
109*3,23*2,15=757 |
Пояснения:
1. Балка под стропилом расположена только вдоль оси «4», вдоль оси «Г» ее нет, поэтому длина балки берется 2,15 м. В то время как обвязочная балка идет по периметру здания, и ее длину находим сложением участков 2,15 м и 1,65 м, за вычетом 0,3 м – размер стороны колонны (чтобы не дублировать один бетон дважды).
2. Суммарная высота стены вдоль оси «Г» находится, исходя из следующих данных: 2,8 м – высота кладки на первом этаже; 1,57 м – наименьшая высота стены на втором этаже на участке, с которого собирается нагрузка; 2,32 м - наибольшая высота стены на втором этаже на участке, с которого собирается нагрузка.
9. Определим нагрузку на 1 погонный метр фундаментной балки от стены из газобетона
Нагрузки |
|
Пояснение:
Т.к. дом каркасный, то несущими элементами в нем являются колонны, которые воспринимают нагрузку от крыши и перекрытия и передают ее на столбчатые фундаменты. Поэтому стены первого и второго этажа служат лишь заполнением и воспринимаются перекрытием и фундаментными балками как нагрузка, а сами при этом ничего не несут.
Итак, сбор нагрузки на фундамент завершен, да не совсем. Если колонны связаны с фундаментами шарнирно, то данных (вертикальных) нагрузок будет достаточно для расчета фундаментов. Если же связь колонн с фундаментами жесткая, то на фундамент от колонн будет передаваться не только вертикальная сила N (кг), но и изгибающие моменты в двух плоскостях Мх и Му (кг*м) и поперечные силы Qx и Qy (кг). Для их определения нужно посчитать колонны первого этажа и найти моменты и поперечные силы в нижнем сечении. В данном примере они будут небольшими, но все-таки будут, игнорировать их при расчете фундаментов нельзя.
В продолжение этого расчета читайте статью "Сбор ветровых нагрузок в каркасном доме" в ней мы приблизимся к определению моментов и поперечных сил для расчета фундамента.
Внимание! Для удобства ответов на ваши вопросы создан новый раздел "БЕСПЛАТНАЯ КОНСУЛЬТАЦИЯ" .
В комментариях к этой статье прошу задавать вопросы только по статье.
Для определения нагрузок составляют схемы грузовых площадей и подсчитывают полезную нагрузку и собственную массу конструкций на 1м 2 .В каркасных зданиях нагрузка с выделенных грузовых площадей на уровне каждого перекрытия передается на отдельные колонны, а с колонн - на фундамент. В зданиях с продольными и поперечными несущими стенами подсчитывают нагрузку, приходящуюся на 1 м длины несущей стены на уровне отметки верха фундамента.
Грузовая площадь для ленточного фундамента равна произведению половины расстояния в свету между несущими элементами в одном направлении и расстояния между осями оконных проемов в другом направлении. Для несущих стен без проемов берется любая длина по стене, где возможен более полный учет различных нагрузок (рисунок 2).
Грузовая площадь для фундамента под колонну определяется как произведение половины расстояния между несущими элементами в одном
направлении и половины расстояния между несущими "элементами в другом направлении (рисунок 3). В каркасных сооружениях при расчете оснований и фундаментов учитывают нагрузки от собственной массы ригелей и колонн.
а– с продольными несущими стенами
б– с поперечными несущими стенами
Рисунок 2 – Грузовые площади на ленточные фундаменты зданий
Рисунок 3 – Грузовые площади на фундаменты каркасных зданий
При расчете оснований и фундаментов учитывают также нагрузки от собственной массы фундаментов и давления грунтов.
Подсчет нормативных и расчетных нагрузок ведется обычно в табличной форме (таблица 6).
При проверке максимальных и минимальных напряжений по подошве фундамента следует учитывать момент от внецентренного приложения нагрузок первого и вышележащих этажей относительно оси, проходящей через центр тяжести фундамента (рисунок 4).
Рисунок 4 - Схема действия сил
Момент от этажных нагрузок M II), в кНм определяется по формуле
где N п oc т1 – постоянная погонная нагрузка на 1-й этаж, кН;
e 1 – эксцентриситет приложения погонных нагрузок на
1-й этаж, м;
N – сумма погонных постоянных и временных нагрузок на вышележащие этажи и собственная масса стены, кН;
e– эксцентриситет приложения нагрузок вышележащих этажей, м.
Т а б л и ц а 6 –
Сбор нагрузок на фундамент по сечению
I-I
, грузовая площадь
Коэффициент |
Коэффициент |
Расчетная | |||||||||||||||||||
На 1 м 2 грузовой |
На грузовую |
надежности |
сочетания |
||||||||||||||||||
нагрузок |
по нагрузке, γ f | ||||||||||||||||||||
3-х слойный рубероидный | |||||||||||||||||||||
ковер на битум. основе | |||||||||||||||||||||
Ж/б плита | |||||||||||||||||||||
Чердачное перекрытие | |||||||||||||||||||||
цем-песч.стяжка, 40 мм | |||||||||||||||||||||
Пароизоляция | |||||||||||||||||||||
Утеплитель | |||||||||||||||||||||
Ж/б плита | |||||||||||||||||||||
Продолжение таблицы 6 | |||||||||||||||||||||
Междуэтажное перекрытие | |||||||||||||||||||||
линолеум на мастике | |||||||||||||||||||||
стяжка из цем.-песч. | |||||||||||||||||||||
раствора, 40 мм | |||||||||||||||||||||
панель м/эт. перекрытия | |||||||||||||||||||||
Перегородки | |||||||||||||||||||||
Итого 1-й этаж: | |||||||||||||||||||||
Итого 5-и этажей: | |||||||||||||||||||||
Полезная на чердак | |||||||||||||||||||||
Полезная на перекрытие | |||||||||||||||||||||
1-го этажа | |||||||||||||||||||||
полезная на 5 этажей | |||||||||||||||||||||
с учетом к-та n 1 = 0.67 | |||||||||||||||||||||
Итого полная: | |||||||||||||||||||||
Итого полная на пог. м | |||||||||||||||||||||
Масса стены 1 пог. м |
7,2*16,24=116,93 | ||||||||||||||||||||
Итого полная на пог. м |
Приложение А
Сбор нагрузок разберем на примере. Для расчета ленточного фундамента понадобится собрать нагрузки ото всех конструкций - от крыши до стен.
В чем заключается сбор нагрузки? Начнем с того, что ширина подошвы фундамента непосредственно зависит от величины нагрузки от конструкций. Поэтому первый шаг - это анализ того, сколько типов фундаментных лент мы назначим.
В нашем примере мы рассмотрим двухэтажный дом без подвала с несущими стенами вдоль цифровых осей. На эти стены опираются сборные плиты перекрытия над первым этажом и монолитное перекрытие над вторым этажом, также на них опираются стропила деревянной кровли. Вдоль буквенных осей - самонесущие стены.
Каким образом собирается нагрузка? Если стена самонесущая, то считается просто вес одного погонного метра этой стены (окна и двери условно не учитываем). Если стена является несущей, и на нее опираются перекрытие, конструкции крыши или лестница, то к весу самой стены прибавляется еще и нагрузки от половины пролета перекрытия (крыши). Площадь, с которой собирается нагрузка называется грузовой площадью. Допустим, расстояние между двумя несущими стенами 4 метра. Нагрузку мы собираем на 1 погонный метр. Одна половина пролета придется на одну стену, вторая - на вторую. Значит, грузовая площадь для каждой стены от этого перекрытия равна 4*1/2 = 2 м 2 . Если на стену опирается перекрытие с двух сторон, то эти две грузовые площади нужно складывать.
На рисунке показана схема дома и грузовые площади для каждой стены.
Нагрузка на стены по оси «1» и «3» одинаковая, это будет первый тип фундамента. Нагрузка на стену по оси «2» значительно больше, чем на наружные стены (во-первых, в два раза больше нагрузка от перекрытий и крыши, во-вторых, сама стена по оси «2» выше), это будет второй тип фундамента. И третий тип - нагрузка от самонесущих стен по осям «А» и «Б».
После того, как определились с количеством типов фундаментов, определим нагрузки от конструкций.
1. Нагрузка на 1 м 2 перекрытия над первым этажом.
Нагрузки |
Коэффициент |
||
40*20/1000=0,8 15*1800/1000=27 2*1800/1000=3,6 |
300*1,1=330 0,8*1,3=1,04 27*1,3=35,1 3,6*1,3=4,7 |
||
Временная нагрузка для жилых помещений - 150 кг/м 2 |
150*1,3=195 |
2. Нагрузка на 1 м 2 перекрытия над вторым этажом.
Нагрузки |
Коэффициент |
|
140*2500/1000=350 15*1800/1000=27 |
350*1,1=385 27*1,3=35 |
|
70*1,3=91 |
Нагрузки |
Коэффициент |
|
50 * 6 00/1000=30 5*14*600/(1*10000)=4,2 |
30*1,1=3 3 4,2*1,1=4,6 |
|
1,25 |
140*1,25=175 |
Нагрузки |
Коэффициент |
|
380*1800/1000=684 50*50/1000=2,5 2*40*1700/1000=136 |
684*1,1=752 2,5*1,1=2,75 136*1,1=150 |
Нагрузки |
Коэффициент |
|
380*1800/1000=684 2*40*1700/1000=136 |
684*1,1=752 136*1,1=150 |
Определим нагрузку на 1 погонный метр первого типа фундамента (по оси «1» и «3»).
Нагрузки |
|
823* 7,4 = 6090 332*3,4/2 = 565 377*3,4/2 = 641 38 *5/2 = 95 7391 |
905* 7,4 =6697 371*3,4/2= 631 420*3,4/2= 714 42 *5/2= 105 8147 |
150*3,4/2 = 255 70*3,4/2 =119 140*5/2 =350 |
195*3,4/2=332 91*3,4/2=155 175*5/2=438 |
Определим нагрузку на 1 погонный метр второго типа фундамента (по оси «2»).
Нагрузки |
|
820*9,6=7872 2*332*3,4/2 = 1130 2*377*3,4/2 =1282 2* 38 *5/2 =1 9 0 1 0474 |
902*9,6=8659 2*371*3,4/2=1262 2*420*3,4/2=1428 2* 42 *5/2= 210 11559 |
2*150*3,4/2 = 510 2*70*3,4/2 =238 2*140*5/2 =700 1448 |
2*195*3,4/2=664 2*91*3,4/2=310 2*175*5/2=876 1850 |
Определим нагрузку на 1 погонный метр третьего типа фундамента (по оси «А» и «Б»).
Нагрузки |
|
823*9,6=7901 |
905*9,6=8688 |
Итак, нагрузки собраны, можно приступать к расчету ленточного фундамента.
Внимание! Для удобства ответов на ваши вопросы создан новый раздел
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.
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:
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.
Нагрузка на фундамент – это сочетание ряда факторов.
К ним относится:
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.
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:
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.
Тип конструкции | |
Керамический или силикатный полнотелый кирпич толщиной 380 мм (1,5 штуки) | 684 кг на м2 |
510 мм (2 шт) | 918 кг на м2 |
640 мм (2,5 шт) | 1152 кг на м2 |
770 мм (3 шт) | 1386 кг на м2 |
Керамический пустотелый кирпич. Толщина – 380 мм | 532 кг на м2 |
714 кг на м2 |
|
896 кг на м2 |
|
1078 кг на м2 |
|
Силикатный пустотелый кирпич. Толщина – 380 мм | 608 кг на м2 |
816 кг на м2 |
|
1024 кг на м2 |
|
1232 кг на м2 |
|
Сосновый брус толщиной 200 мм | 104 кг на м2 |
156 кг на м2 |
|
Каркасный с утеплением 150 мм | |
Перегородки и внутренние стены | |
Керамический и силикатный полнотелый кирпич. Толщина 120 мм (250 мм) | 216 (450) кг на м2 |
Керамический пустотелый кирпич. Толщина 120 (250) мм | 168 (350) кг на м2 |
Гипсокартон. Толщина 80 мм без утеплителя (с утеплителем) | 28 (34) кг на м2 |
Перекрытия | |
Сплошное железобетонное. Толщина 220 м. Стяжка – цементно-песчаная (30 мм) | 625 кг на м2 |
Железобетонное из пустотных плит. Толщина 220 мм, стяжка – 30 мм | 430 кг на м2 |
Деревянное. Высота балок 200 мм. С утеплителем, плотность которого не больше 100 кг на м3. Напольное покрытие – паркет, ламинат, линолеум, ковролин. | 160 кг на м2 |
Керамическая черепица | 120 кг на м2 |
Битумная черепица | 70 кг на м2 |
Металлическая черепица | 60 кг на м2 |
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.
Основная задача фундамента - это передача нагрузки от строения к почве. Поэтому сбор нагрузок на фундамент - одна из важнейших задач, которая должна быть решена еще перед началом строительства здания.
Правильность расчета - это одна из ключевых ступеней в строительстве, которая должна быть решена. При проведении неверных расчетов, скорее всего, под давлением нагрузок фундамент просто осядет и "уйдет под землю". При расчете и сборе нагрузок на фундамент нужно учитывать, что существует две категории - временные и постоянные нагрузки.
Для того чтобы точно рассчитать все нагрузки, которые будут приходиться на фундамент, необходимо располагать точным планом проектировки здания, а также знать, из каких материалов будет строиться здание. Для того чтобы более наглядно описать процесс сбора нагрузок на фундамент, будет рассмотрен вариант строительства дома с обитаемоей мансандрой, который будет располагаться в Уральском регионе Российской Федерации.
После того как был произведен сбор нагрузок на фундамент дома, можно приступать к расчету.
После проведения этих расчетов необходимо воспользоваться таблицей сбора нагрузок на фундамент, в которой представлены усредненные значения для тех материалов, которые будут использоваться при возведении здания.
Так как существует несколько типов фундамента, который можно использовать при строительстве объекта, будут рассмотрены и несколько вариантов. Первый вариант - это сбор нагрузок на ленточный фундамент. В перечень нагрузок будет входить масса всех элементов, использующихся при строительстве здания.
Эти несколько пунктов являются для любого строения, которое будет возводиться на опоре ленточного типа.
Производить расчет ленточного фундамента можно двумя способами. Первый способ предполагает расчет по несущей способности грунта под подошвой фундамента, а второй - по деформации все того же грунта. Так как рекомендуется использовать именно первый способ для расчетов, то он и будет рассмотрен. Всем известно, что непосредственное строительство начинается с фундамента, однако проектировка этого участка осуществляется в последнюю очередь. Это происходит из-за того, что основная цель этой конструкции - передать нагрузку от дома к почве. А сбор нагрузок на фундамент можно осуществить лишь после того, как будет известен подробный план будущего строения. Непосредственно расчет фундамента можно условно разбить на 3 этапа:
При строительстве домов могут использоваться колонны в качестве опор. Однако проводить расчет для такого типа несущей конструкции довольно сложно. Вся сложность расчета заключается в том, что сбор нагрузок на фундамент колонны осуществить самостоятельно довольно трудно. Для этого необходимо иметь специальное строительное образование и определенные навыки. Для того чтобы решить вопрос о расчете нагрузки на фундамент колонны, необходимо располагать следующими данными:
При расчете фундамента для колонны подразумевается расчет нагрузки на квадратный сантиметр площади этого фундамента. Другими словами, для того, чтобы рассчитать необходимый фундамент для колонны, нужно знать все о здании, грунте и грунтовых водах, которые протекают поблизости. Необходимо собрать всю эту информацию, систематизировать ее, и на основе полученных результатов можно будет провести полный расчет нагрузок на фундамент под колонну. Для того чтобы иметь всю необходимую информацию, нужно сделать следующее:
Обрез фундамента - это верхняя часть несущей бетонной конструкции, на которую приходится основное давление от строения. Существует определенная последовательность, по которой необходимо проводить сбор нагрузок на обрез фундамента, а также их дальнейший расчет. Для того чтобы определить нагрузку на обрез, необходимо иметь план типового этажа здания, если это многоэтажный дом, или же типовой план подвала, если строение имеет лишь один этаж. Кроме того, необходимо иметь план продольных и поперечных разрезов здания. К примеру, для того чтобы рассчитать нагрузку на обрез фундамента в десятиэтажном здании, необходимо знать следующее:
Как можно было заметить, для того, чтобы рассчитать нагрузку на фундамент любого типа, необходимо располагать всеми данными о здании, а также знать множество формул для расчета.
Однако в настоящее время эта задача несколько упрощена тем, что существуют электронные калькуляторы, которые выполняют все расчеты вместо людей. Но для их правильной и продуктивной работы необходимо загрузить в устройство все сведения о здании, о материале, из которого оно будет возводиться, и т. д.