Формула расчета нагрузки фундамент

Расчет нагрузки на фундамент — калькулятор веса дома.

Расчет нагрузки на фундамент от будущего дома наряду с определением свойств грунта на участке застройки — это две первоочередные задачи, которые нужно выполнить при проектировании любого фундамента.

О приблизительной оценке характеристик несущих грунтов своими силами говорилось в статье «Определяем свойства грунтов на участке застройки» . А здесь представлен калькулятор, с помощью которого можно определить общий вес строящегося дома. Полученный результат используется для расчёта параметров выбранного типа фундамента. Описание структуры и работы калькулятора приводится непосредственно под ним.

Работа с калькулятором

Шаг 1: Отмечаем имеющуюся у нас форму коробки дома. Есть два варианта: либо коробка дома имеет форму простого прямоугольника (квадрата), либо любую другую форму сложного многоугольника (в доме больше четырёх углов, имеются выступы, эркеры и т.п.).

При выборе первого варианта необходимо задать длину (А-В) и ширину (1-2) дома, при этом нужные для дальнейшего расчёта значения периметра наружных стен и площади дома в плане высчитываются автоматически.

При выборе же второго варианта периметр и площадь необходимо рассчитать самостоятельно (на бумажке), т.к варианты формы коробки дома очень разнообразны и у всех свои. Полученные цифры заносятся в калькулятор. Обращайте внимание на единицы измерения. Расчеты ведутся в метрах, в квадратных метрах и килограммах.

Шаг 2: Указываем параметры цоколя дома. Простыми словами, цоколь — это нижняя часть стен дома, возвышающаяся над уровнем грунта. Он может исполняться в нескольких вариантах:

1. цоколь является верхней частью ленточного фундамента выступающей над уровнем грунта.
2. цоколь является отдельной частью дома материал которой отличается и от материала фундамента и от материала стен, например, фундамент из монолитного бетона, стены из бруса, а цоколь из кирпича.
3. цоколь выполняется из того же материала, что и наружные стены, но так как он часто облицовывается другими материалами нежели стены и не имеет внутренней отделки, поэтому мы считаем его отдельно.

В любом случае высоту цоколя отмеряйте от уровня грунта до уровня, на который ложится цокольное перекрытие.

Шаг 3: Указываем параметры наружных стен дома. Высота их отмеряется от верха цоколя до крыши либо до основания фронтона, так как отмечено на рисунке.

Суммарную площадь фронтонов также как и площадь оконных и дверных проёмов в наружных стенах необходимо рассчитать исходя из проекта самостоятельно и внести полученные значения в калькулятор.

В расчёт заложены среднестатистические цифры удельного веса оконных конструкций с двухкамерным стеклопакетом (35 кг/м²) и дверей (15 кг/м²).

Шаг 4: Указываем параметры перегородок в доме. В калькуляторе несущие и не несущие перегородки считаются отдельно. Сделано это специально, так как в большинстве случаев несущие перегородки более массивные (они воспринимают нагрузку от перекрытий или крыши). А не несущие перегородки являются просто ограждающими конструкциями и могут возводиться, к примеру, просто из гипсокартона.

Шаг 5: Указываем параметры крыши. В-первую очередь выбираем её форму и уже исходя из неё задаём нужные размеры. Для типовых крыш площади скатов и углы их наклона рассчитываются автоматически. Если же Ваша крыша имеет сложную конфигурацию, то площадь её скатов и угол их наклона, необходимые для дальнейших расчётов, придётся определять опять же самостоятельно на бумажке.

Вес кровельного покрытия в калькуляторе рассчитывается с учётом веса стропильной системы, принятого равным 25 кг/м².

Далее для определения снеговой нагрузки необходимо по прилагаемой карте выбрать номер подходящего района.

Расчёт в калькуляторе производится на основании формулы (10.1) из СП 20.13330.2011 (Актуализированная версия СНиП 2.01.07-85*):

где 1,4 — коэффициент надёжности по снеговой нагрузке принятый по пункту (10.12);

0,7 — понижающий коэффициент зависящий от средней температуры в январе для данного региона. Данный коэффициент принимается равным единице при средней январской температуре выше -5º С. Но так как практически на всей территории нашей страны средние январские температуры ниже этой отметки (видно на карте 5 приложения Ж данного СНиПа), то в калькуляторе изменение коэффициента 0,7 на 1 не предусмотрено.

c_e и c_t — коэффициент, учитывающий снос снега и термический коэффициент. Их значения приняты равными единице для облегчения расчётов.

S_g — вес снегового покрова на 1 м² горизонтальной проекции крыши, определяется исходя из выбранного нами снегового района по карте;

μ — коэффициент, значение которого зависит от угла наклона скатов крыши. При угле более 60º μ =0 (т.е. снеговая нагрузка вообще не учитывается). При угле менее 30º μ =1. При промежуточных значениях угла наклона скатов необходимо производить интерполяцию. В калькуляторе это делается на основании простой формулы:

μ = 2 — α/30 , где α — угол наклона скатов в градусах

Шаг 6: Указываем параметры перекрытий. Помимо веса самих конструкций в расчёт заложена эксплуатационная нагрузка равная 195 кг/м² для цокольного и межэтажных перекрытий и 90 кг/м² для чердачного перекрытия.

Внеся все исходные данные, нажмите кнопку «РАССЧИТАТЬ!». При каждом изменении какого-либо исходного значения для обновления результатов также нажимайте данную кнопку.

Обратите внимание! Ветровая нагрузка при сборе нагрузок на фундамент в малоэтажном строительстве не учитывается. Можно посмотреть пункт (10.14) СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия».

Источник

Расчет нагрузки на фундамент

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

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

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.

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

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

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 R₀ 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 R₀ составляет 2,5 кг/см 2 , или 25 т/м 2 .

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

Источник

Как происходит расчет нагрузки на фундамент

Эксплуатационная долговечность любого строительного объекта напрямую зависит от фундамента. При его устройстве важное значение имеет расчет нагрузок от строения, способности грунта их выдерживать.

Расчет нагрузки на фундамент

В строительстве достаточно часто применяется фундамент на забивных сваях, представляющих железобетонные столбы квадратного сечения с заостренным концом длиной от 3 до 25 метров, которые способны выдерживать большой вес, независимо от типа почвы. Сечение варьирует от 150 до 500 мм. Главным показателем прочности конструкции является несущая способность каждой сваи. От этого находим необходимое их количество, частоту установки.

Правильно вычисленная нагрузка на фундамент позволяет:

• рационально использовать участок;
• исключить проседание грунта, деформацию строения;
• использовать различные материалы для возведения объекта.

Проводя расчет нагрузки на фундамент необходимо учитывать способность грунта на площадке выдерживать воздействующий на него вес. Рассчитываются следующие критерии:

• общая нагрузка;
• несущая способность сваи.

На конструкцию действует вес всех элементов здания от основания до кровли, а также грунт, находящийся над подошвой. Это является постоянной нагрузкой. Также действует временная в виде природных явлений и осадков и имеющихся в здании мебели, оборудования, находящихся людей.

Нагрузка на фундамент в зависимости от материалов

В расчете нагрузок используются усредненные данные удельного веса материалов. Умножая эти величины на объем, получаем необходимый результат.

• кирпичные (1.5 кирпича) 30-50
• рубленые, из бруса 70-100
• ж/б панель 15 см 300-350
• панели каркасные 15 см 30-50

Перекрытия ( в кг/м2)

• чердачные в зависимости от плотности утеплителя 70-200
• цокольные 100-300
• междуэтажные 500

• шиферная 20-30
• кровельное железо 40-50
• черепичная 65-80
• рубероид на изоляционном слое 3-5

Чтобы определить массу здания, объем стен, перегородок, перекрытий, цокольного этажа, площадь крыши, умножается на удельный вес. Приплюсовываем дополнительные воздействия.

Формулы для расчета нагрузки на фундамент

Для определения воздействия осадков, других явлений используется СНИП. Это касается и определения полезной, куда входит вес мебели, оборудования, находящихся в здании людей. Для жилых домов берется средняя величина 150 кг/м2. Для промышленных, производственных объектов существуют соответствующие разделы СНИП.

При вычислении следует применять коэффициент запаса 1.2.

Используется следующая формула:

P=Pl Pf
где P – суммарная нагрузка
Pl – от строения
Pf – фундамента.

Затем следует рассчитать нагрузку самого фундамента, что является произведением объема и удельной плотности Vф x Q.
Vф = SxH (умножаем площадь фундаментной конструкции на его высоту).

Расчет свайной конструкции следует начинать с подсчета общей массы дома исходя из материалов, планируемых для строительства. Подсчитав ее, к ней следует добавить 30% запаса. Зная, что железобетонная свая длиной 4 метра способна выдержать нагрузку в 40 тонн, можно рассчитать, сколько их нужно для строительства дома, согласно имеющимся данным.

Несущую способность сваи находим по формуле 0.7 КФ х (Нс х По х Пс х 0.8 Кус х Нсг х Тсг), где:

Кф – однородность почвы
Не , Нет – коэффициенты нижнего и бокового сопротивления грунта
По – площадь опоры
Пе – периметр сваи
Куе – условия работы (к)
Тсг – высота грунта

Обязательно учитывается плотность грунта по результатам геодезических исследований. Более простой способ заключается в выкапывании шурфа глубиной 50 сантиметров. Следует выбрать наиболее низкий участок площадки. Насколько слои плотные, определяется визуально.

При достаточно плотной породе применяются сваи длиной 2,5 метра. Если она не плотная, шурф углубляется, достигается плотный слой, по фактической глубине подбирается длина сваи. Согласно полученным результатам, выявляются их несущие характеристики. По расчетным данным можно определить необходимое их количество и параметры.

Правильный подбор основания гарантирует устойчивость строения, исключает деформацию конструкций, так как в противном случае возможно проедание здания и разрушение отдельных конструкций. Особенно это важно, если имеются перепады высот.

В этих случаях подобранная согласно плотности грунта свая подойдет для высоких участков, на заниженные потребуются более длинные, соответствующие разности высот. Данная величина определяется при помощи нивелира. Целесообразно для этой работы привлекать специализированные организации. Также учитываются глубина промерзания грунта и места пролегания грунтовых вод.

Источник