Расчет и сбор нагрузок на фундамент

Чтобы дом был прочным и долговечным, придется позаботиться об устойчивости его фундамента. Он должен правильно распределять вес постройки со всеми коммуникациями и обстановкой, а также сезонными колебаниями, на залегающие под ней слои земли. Для оптимального подбора конфигурации и ширины основания обязательно надо провести расчет нагрузки на фундамент. Заключается он в определении суммарного значения, приходящегося на единицу площади земли и сравнении его со справочными цифрами.

Оглавление:

Эти допустимые цифры называются несущей способностью грунтов или их удельным сопротивлением. Они зависят от типа почвы, а также степени ее рыхлости и насыщенности влагой. Для точного установления этих свойств желательно выполнить исследования по геологии в месте будущей работы и найти в строительных нормативах соответствующие данные. Впрочем, зачастую для приблизительных расчетов даже при профессиональном проектировании ее берут как 2 кг/см 2 .

Как определить

Нагрузки, действующие на грунты, классифицируются как постоянные и переменные. К первым относят:

  • вес всего здания Pд;
  • масса самого фундамента Pф.

Переменные воздействия складываются из:


  1. снеговых нагрузок на крышу дома Pсн;
  2. давления ветра на постройку Pв.

Расчет общей нагрузки на подошву фундамента состоит в суммировании всех перечисленных видов.

Чтобы подсчитать приблизительный вес дома Pд, придется вычислить массы всех слагаемых:

  • всех стен (и внутренних тоже), перекрытий;
  • окон, дверей;
  • кровли с системой стропил;
  • сантехники, вентиляционных и отопительных труб;
  • гидро- и пароизоляции, всей декоративной отделки;
  • лестниц, мебели и всех приборов;
  • крепежа;
  • предельного числа людей, одновременно проживающих в доме.

Усредненные значения масс строительных компонентов определяют в соответствующих отраслевых источниках, а их количество можно узнать из архитектурного проекта. Поэтому полная проверка возможна после окончательного согласования и составления сметы. Для предварительной оценки давления постройки на грунт можно воспользоваться формулой: общая площадь дома S, помноженная на 0,18 т/м2.

Глубина заложения

При определении снеговой нагрузки Pсн вычисляется площадь зимнего покрова, равная проекции домовой крыши, и умножается на принятое значение удельной нагрузки. Оно берется из справочной литературы для вашего региона.

Давление ветра Pв принимают также согласно нормам строительства зданий и сооружений высотой ниже 10 м или рассчитывают по выведенной эмпирически формуле: Pв=S*(40+15*h), где

S – площадь дома,

h – его высота.

Еще один способ для упрощенной оценки – принять ветровое действие на 1 п.м фундамента за 102 кН/м.

Определяем нагрузку от ленточного основания

Сила воздействия на почву самого фундамента зависит от его типа. Масса ленты подсчитаем по формуле:

Pфл= V*q, где

V – объем стен, площадь опоры Sф, умноженная на его высоту;

q — плотность материала, из которого заливались опоры, берется согласно СНиПам.

Суммируем все виды давления и делим на площадь основания:

(Pд+Pфл+ Pсн+Pв)/ Sф.

Полученные цифры удельной нагрузки здания должны быть ниже, чем допустимая величина сопротивления грунта. Причем чтобы компенсировать вероятные неточности подсчетов, разница нужна не менее 20–25%. В противном случае ширину опор лучше увеличить. В приведенном здесь порядке расчета подразумевается, что давление от постройки распределяется по всей площади основания равномерно.

Для получения более точных данных сбор нагрузок на ленточный фундамент проводится с учетом типов стен: являются ли они несущими, то есть на них опираются перекрытия, стропильная система крыши или лестница, или самонесущими, поддерживающими только собственный вес. Соответственно под каждую сторону закладывают опорные стены своей ширины и проверяют допустимые значения.

Бетонную монолитную плиту можно считать вариацией ленточного фундамента. Ее используют, когда хотят построить дом с полной гидроизоляцией подвала или на неустойчивых грунтах. Расчет нагрузки на плиту выполняется аналогично ленте. Но кроме давления на почву, при заливке монолита важно принимать во внимание вероятные крены и деформации, а также распределенное напряжение в самом массиве. Сделать это самостоятельно довольно трудно. Поэтому закладывать фундамент желательно с большим запасом, невзирая на увеличивающиеся затраты.

Рассчитываем нагрузку на столбчатый и свайный

При применении столбчатого или свайного фундамента полное воздействие от дома распределяется между всеми опорами. Площадь сечения одного столба Sс перемножается с его высотой H. Полученный объем умножается на плотность взятого материала q и на запланированное количество столбов N. То есть вес основания:

Pфc= Sс* H* q*N.

Причем суммарное сечение будет Sсо= Sс*N.

При делении общей массы здания на опорную площадь P/Sсо узнаем величину нагрузки на столбчатые сваи.

Если грунтовое давление получается выше допустимого, нужно менять параметры и расширять опорную площадь. В случае ленты – увеличивается ее толщина, а в проекте со столбчатым фундаментом – растет диаметр опор и их число. Разумеется, вес основания при этом изменится, а подсчеты придется провести заново.

При вычислении винтовых свай масса всего сооружения P делится на их количество N и подбираются подходящие изделия с требуемыми показателями прочности и длины, учитывая прочие геологические характеристики почвы.

Подводя итоги, еще раз перечислим этапы, которые нужны при расчете нагрузки на грунт.

  1. Тип и параметры фундамента выбираются исходя из требований проекта (наличия подвала, материала стен) и свойств почвы под будущим домом: уровня залегания внутренних вод, глубины промерзания и возможности морозного пучения.
  2. Рассчитывается вес здания, приходящийся на единицу длины опор.
  3. Сверяется полученная цифра с допустимым сопротивлением грунта. При необходимости корректируется площадь опор, а вычисление проводится вновь.
  4. По его результатам изменяются размеры основания.
  5. Считается толщина песчаной подушки под нижней подошвой.

Описанный здесь способ, как рассчитать нагрузку на фундамент с учетом удельного сопротивления почв, является довольно упрощенным. Он предназначен для проектирования загородных дач и коттеджей в 1–3 этажа. Если требуется полный и подробный расчет, а также прогноз сдвигов слоев земли, следует обратиться к профессионалам.

На что нужно обратить внимание

При строительстве затраты на заливку фундамента составляют 15–30% от общего бюджета. И чем глубже он закладывается, тем выше стоимость работ. По этой причине большинство застройщиков стараются поднять подушку как можно ближе к поверхности. В этом случае становится принципиально важным верно рассчитать фундамент для дома и несущую способность почв. При неверной оценке со временем произойдет сжатие грунта и как следствие – опускание опор здания, чаще всего неравномерное. Оно грозит появлением напряжения в стенах и трещин, вплоть до разрушения постройки.

Нужно также понимать, что процесс осадки фундамента неизбежен, однако его допустимая величина регламентируется нормами СНиПов. При правильном расчете для малоэтажных строений она не должна выходить за пределы 8–12 мм в зависимости от своих материалов.

По материалам сайта: http://j-stroyka.ru