Снеговая нагрузка расчет фундамента

buildingbook.ru

Информационный блог о строительстве зданий

• Home
• /
• Нагрузки на здания и сооружения
• /
• Расчет снеговой нагрузки по СП 20.13330.2016

Расчет снеговой нагрузки по СП 20.13330.2016

СП 20.13330.2016 существенно изменил расчётные снеговые нагрузки, по сравнению с предыдущим. С новым СП вы можете ознакомиться по этой ссылке: СП 20.13330.2016.

Расчёт снеговой нагрузки по СП 20.13330.2016

Прежде всего необходимо определить что такое нормативная снеговая нагрузка и что такое расчетная снеговая нагрузка.

Нормативная нагрузка — это наибольшая нагрузка, отвечающая нормальным условиям эксплуатации, учитываемая при расчетах на 2-е предельное состояние (по деформации). Нормативную нагрузку учитывают при расчетах на прогибы балок, при расчетах по раскрытию трещин в ж.б. балках (когда не применяется требование по водонепроницаемости).

Расчетная нагрузка — это произведение нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке. Данный коэффициент учитывает возможное отклонение нормативной нагрузки в сторону увеличения при неблагоприятном стечении обстоятельств. Для снеговой нагрузки коэффициент надежности по нагрузке равен 1,4 ( п.10.12 СП 20.13330.2016) т.е. расчетная нагрузка на 40% больше нормативной. Расчетную нагрузку учитывают при расчетах по 1-му предельному состоянию (на прочность). В расчетных программах, как правило, учитывают именно расчетную нагрузку.

Определение расчетной нагрузки

Расчетная снеговая нагрузка определяется по формуле 10.1 СП 20.13330.2016:

Вес снегового покрова Sg

Sg в формуле — это нормативное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли, принимаемое в соответствии по данным таблицы 10.1 СП 20.13330.2016 в зависимости от района строительства

Снеговые районы (принимаются по карте 1 Приложения Е)	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
Sg, кПа	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0

Снеговой район определяем по карте 1 приложения Е (карта с нового СП отличается от предыдущего, будьте внимательны при назначении снегового района).

Карту в высоком разрешении можно скачать на сайте Минстроя.

Также есть интерактивная карта, которую можно посмотреть по Этой ссылке.

Снеговая нагрузка на Сахалине определяется по карте 1а СП 20.13330.2016

По Сахалину в СП занижены снеговые нагрузки для некоторых районов. В частности там есть районы, снеговая нагрузка в которых достигает 1000 кг/м². Чтобы узнать вес снегового покрова на о. Сахалин нужно заглянуть в «Рекомендации по расчету снеговых нагрузок на сооружения в Сахалинской области» .

В следующей таблице приведены рекомендуемые нагрузки снега для о. Сахалин

Как видим некоторые снеговые нагрузки отличаются от СП, сравнивайте и берите наибольшее.

Вот пара фотографий с острова Сахалин, для тех кто не верит что могут быть такие снеговые нагрузки

Кроме того данные по снеговой нагрузке вы можете найти в ТСН (Территориальные строительные нормы).

Бывает, что в территориальных нормах требования по снеговой нагрузке меньше чем в СП, но хочу отметить один важный момент: ТСН носит рекомендательный характер, СП обязательный, т.е. если в ТСН снеговая нагрузка ниже чем в СП, то нужно пользоваться данным по СП. Например есть ТСН по нагрузкам для Краснодарского края (ТСН 20-302-2002), в нём приведена карта районирования веса снегового покрова. Часть территории Краснодарского края отмечена как 1-ый снеговой район, тогда как в СНиП это 2-ой снеговой район (т.е. нагрузка по СП выше). Если вы строите коттедж или другой объект, не подлежащий экспертизе, то по согласованию с заказчиком вы можете снизить снеговые нагрузку в этих районах до 1-го. Но если объект подлежит экспертизе, то снеговая нагрузка должна приниматься по СП если в ТСН она не будет выше.

Снеговая нагрузка для Крыма

Естественно не могли упустить и Крым, теперь Карта снеговых районов есть и для Крыма. Для определения снегового района для республики Крым смотрите карту 1б СП 20.13330.2016

Коэффициент μ

μ — это коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, рассчитываемый согласно приложению Б СП 20.13330.2016. Этот коэффициент отражает форму кровли. Промежуточные значения коэффициента μ определяются линейной интерполяцией.

Для плоской кровли этот коэффициент равен единице. В местах выступов (зенитные фонари, парапеты, примыкание к стене) образуются снеговые мешки, что и отражается в коэффициенте μ, но это тема для отдельной статьи.

Для двухскатной кровли коэффициент μ зависит от уровня уклона:

1) при угле наклона до 30° коэффициент μ равен единице (согласно СНиП 2.01.07-85* до 25°, согласно СП 20.13330.2011 до 30°, лучше принимать до 30° μ=1 т.к. это будет в запас);

2)при угле наклона кровли от 20° до 30° коэффициент μ равен для одной стороны ската 0,75, для другой 1,25;

3) при угле наклона кровли от 10° до 30° и наличии аэрационных устройств по коньку покрытия коэффициент μ принимается по следующей схеме:

4) при угле наклона кровли в промежутке от 10° до 30° считаются по нескольким вариантам, которые приведены выше, в том числе и с μ=1 и принимается наихудший вариант;

5) при угле выше 60° коэффициент μ принимается равным нулю, т.е. снеговая нагрузка не действует на кровлю со слишком большим углом наклона;

6) промежуточные значения следует определять методом линейной интерполяции, т.е. для угла 45° коэффициент μ будет равен 0,5 (30°=1, 60°=0).

Особенно стоит обратить внимание на коэффициент μ при расчете снеговой нагрузки на ступенчатой кровле. Возле стены образуется снеговой мешок, а с верхнего ската снег сбрасывается на нижнюю и здесь μ может быть равен даже 6.

Также для прогонов необходимо ещё дополнительно увеличивать нагрузку на 10% (п.10.4 СП 20.13330.2016), не забываем про это.

Я не буду расписывать здесь остальные варианты, посмотрите их в приложении Б СП 22.13330.2016, а некоторые особенно актуальные мы рассмотрим позже.

Коэффициент Ce

Это коэффициент учитывающий снос снега с покрытий зданий под давлением ветра (Ce), принимаемый согласно п.10.5-10.9 СП 20.13330.2016.

Для покрытий, защищённых от прямого воздействия ветра, в том числе более высокими зданиями, а также для городской застройки Се=1,0 (п.10.6 СП 20.13330.2016).

Коэффициент Ce учитывающий снос снега с покрытий зданий под давлением ветра для райнов типа А и Б учитывается для плоских (с уклонами до 12% или 6°) кровель однопролетных или многопролетных зданий без зенитных фонарей или других выступающих частей кровли, если здание строится в районах со средней скоростью ветра за три наиболее холодных месяца более чем 2 м/с по формуле 10.2 СП 20.13330.2016

k — коэффициент учитывающий изменение ветрового давления по высоте, принимаемый по таблице 11.2 СП 20.13330.2016 для типов местности А или Б;

lc=(2b-b²/l) — характерный размер покрытия, принимаемый не более 100 м;

b — наименьший размер покрытия;

l — наибольший размер покрытия.

Коэффициент k определяется по таблице 11.2 СП 20.13330.2016 в зависимости от типа местности:

А — открытые побережья морей, озер и водохранилищ, пустыни, степи, лесостепи, тундра;

B — городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м;

C — городские районы с застройкой зданиями высотой более 25м (для городских райнов Се=1,0).

Сооружение считается расположенным в местности данного типа, если эта местность сохраняется с наветренной стороны на расстоянии 30h (h — высота здания) — при высоте здания до 60 м и 2 км — при большей высоте.

z в данной таблице это высота здания до уровня рассматриваемой кровли.

Для покрытий с уклонами от 12 до 20% (от 6° до 11°) однопролетных и многопролетных зданий без фонарей, проектируемых на местности типа А и Б, Ce=0.85 (п.10.7 СП 20.13330.2016).

Снижение нагрузки, учитывающее снос снега, не предусматривается (п.10.9 СП 20.13330.2016):

1) на покрытия зданий в районах со среднемесячной температурой воздуха в январе выше минус 5°С (см.таблицу 5.1 СП 131.13330);

2) на участки покрытий, примыкающих к препятствиям (стенам, парапетам и др.) которые мешают сносу снега (см. схемы Б8-Б11 приложения Б СП 20.13330.2016);

3) как было уже сказано для городской застройки Се=1,0.

Думаю нужно также учесть и застройку территории в будущем т.к. если рядом с вашим зданием построят более высокое, то снос снега уменьшится. Я рекомендую использовать коэффициент Ce равным единице, т.к. не факт, что со временем здание не закроет более высокое.

Коэффициент Ct

Для неутепленных покрытий цехов с повышенными тепловыделениями при уклонах выше 3% коэффициент Ct=0.8.

Но я рекомендую всегда брать его равным единице т.к. производство может остановиться на переоборудование или просто временно остановить производство (например на каникулы) и в этом случае снег таять не будет.

Литература

Интерактивная карта, которую можно посмотреть по Этой ссылке.

Статья про снеговые нагрузки на о. Сахалин ( в формате pdf )

This article has 4 Comments

Спасибо за статью. 2 замечания
S в формуле 10.1 это не расчётная нагрузка
Пункты 10.? СП носят необязательный характер в соотв.
Перечень национальных стандартов и сводов правил (частей таких стандартов и сводов правил), в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений»,
поскольку туда они не попали

Формула коэффициента сноса снега с покрытий зданий написана не правильно в СП 20.13330.2016 первая цифра 1.4, а у вас 1.2 из СП за 2011 год.

Это учтено в Изменениях №3 к СП, но они вступают в силу с 01.07.2021г.

Все верно но эти деятели же не написали что S нулевое это расчетная нагрузка а вы пишете расчетная. Читаю СП так и не понял как найти РАСЧЕТНУЮ снеговую нагрузку!

Источник

Как рассчитать нагрузку на фундамент

Главный вопрос, на который требуется безошибочно ответить, затевая строительство, касается выбора типа фундамента, определения его конструкционных данных, позволяющих воспринимать все предполагаемые нагрузки. Точный ответ на этот вопрос может дать только расчет фундамента по нагрузке, выполненный профессиональным проектировщиком. Для беспроектного строительства, которое активно ведётся в частном секторе, многие сервисы предлагают калькулятор, который сам выполнит математические действия. Чтобы им воспользоваться, нужно иметь перед глазами чертёж дома с размерами, а так же иметь полное представление обо всех конструкциях здания. Главная из них – это, конечно же, фундамент.

Виды фундаментов для дома

Выбор типа фундамента целиком основывается на прочностных характеристиках грунта, рельефе участка и особенностях местного климата, наличия в почве подземных вод. В большинстве случаев, для одного и того же объекта можно применить не какой-то один, а разные типы основания. Обычно проектировщики просчитывают по сметной стоимости несколько вариантов, и осуществляют выбор по экономической целесообразности.

Ленточный фундамент

Весь процесс проектирования фундаментов строится на математических расчётах, и только после изучения свойств почвы на отведённом под строительство участке. В наибольшей степени это касается ленточных фундаментов, так как пространственно они самые неустойчивые, и могут не только прогибаться, но и сдвигаться в подошве и даже опрокидываться.

Неблагодарное это дело, голословно советовать, где такой фундамент можно поставить, а где нельзя. Такой выбор, без точной оценки обстановки и расчёта, всё равно что лотерея – а в ней, как известно, везёт немногим.

• Тем не менее, в частном домостроении чаще применяют именно ленточный фундамент, так как порой для его заливки даже не нужно ставить опалубку. При правильном определении ширины, глубины и конфигурации сечения ленты, она обладает отменной несущей способностью, что очень важно для зданий, строящихся из тяжёлых каменных материалов. Ячеистый бетон хоть и не очень тяжёлый, но во избежание трещинообразования, для него важно наличие прочного и статичного основания.
• Фундаментные ленты могут возводиться из сборного бетона и железобетона (блоки ФБС и УДБ) и кладочных материалов (постелистый бутовый камень и полнотелый глиняный кирпич). Но самым надёжным материалом является бетонный монолит – с наполнением из бутового камня или арматурным пространственным каркасом. Наиболее популярен последний вариант, так как бутовый камень далеко не в каждом регионе доступен по цене.

Монолитные фундаментные ленты в возведении более трудоёмки, чем сборные, но под газоблочные дома они подходят лучше, так как обладают наибольшей жёсткостью. Особенно это касается домов с подвалом или цокольным этажом: монолит герметичен и позволяет создать наиболее надёжный гидроизоляционный барьер. Благодаря отсутствию стыков, которые нужно было бы заделывать, такие ленты получаются даже более экономичными.

При закладке фундамента в зоне промерзания, насыпные слои увеличивают по толщине – чтобы заменить слабый слой грунта и нейтрализовать силы морозного пучения. Идеальное средство для борьбы с вертикальными и боковыми силами пучения – это закладка утеплителя под подошвой ленты и под отмосткой. Чтобы понимать, что именно нужно сделать, необходимо обладать информацией, которую и даёт предварительное исследование грунта.

Монолитная плита

Вариант, который даже в беспроектном строительстве не создаёт проблем – это монолитная плита — хотя естественно, тоже требуется рассчитать нагрузку на фундамент. Сплошной монолит подходит практически для любых грунтов, в том числе слабопрочных, неравномерно сжимаемых и переувлажнённых. Вероятность просадок грунта здесь минимальна, так как плита имеет большую площадь опоры и давит равномерно.

Ещё одним преимуществом является возможность строительства незаглублённого варианта, с закладкой в грунт только слоёв подфундаментного пирога (песчаных подушек, подбетонки, тепло- и гидроизоляции). Объём земляных работ и затраты на опалубку при этом минимальны, а вкупе с отсутствием необходимости формирования пола, повышенный расход бетона и металла на формирование монолита неплохо компенсируется.

Уменьшить толщину — а значит, сэкономить бетон, при формировании фундамента позволяет совмещение плиты с лентой, выполняющей роль рёбер жёсткости. Лента может являться опорой для плиты (когда направлена в грунт и находится снизу), а так же, располагаясь поверх плиты, выполнять функции цоколя. Заложенные в грунт рёбра не только уберегают плиту от возможного сдвига, но и принимают львиную долю нагрузок на себя.

Это позволяет уменьшить горизонтальную часть монолита до 200-250 мм, тогда как строительные нормы предусматривают минимальную толщину плиты 500 мм. Но тут, конечно, тоже всё зависит от конкретных нагрузок. Плита с таким конструктивом идеально работает на изгиб, а при правильно выполненном дренаже (ведь тут воздействуют не только грунтовые воды, но и поверхностные), избавляет дома от многих проблем в регионах с холодным климатом.

Недостатком плит в бесподвальных домах является отсутствие пространства для размещения коммуникаций, так как трубы приходится закладывать в жилом пространстве, под полом. Доступ к участкам трубопроводов, проходящих под самой плитой, для ремонта ограничен, приходится предусматривать запасные линии.

На вечномёрзлых грунтах такие фундаменты не строят, так как:

• Плиту в условиях непостоянного отопления трудно защитить от воздействия сил пучения.
• В мёрзлом состоянии любой грунт прочен, но при оттаивании структурная прочность теряется. Требуются дополнительные опоры в виде свай, а это увеличивает себестоимость фундамента.
• Под плиту придётся закладывать толстый слой утеплителя (не менее 200 мм), а это тоже немаленькая статья расходов.

Проблему с закладкой коммуникаций, а так же с обеспечением жёсткости, которая так нужна газобетонным стенам, помогает решить вариант плиты, рёбра которого «смотрят» вверх. Их высота в среднем составляет 30-40 см, и этого пространства, заполняемого утрамбованным песком, вполне достаточно для прокладки любого трубопровода. Сверху с опорой на цоколь заливается монолитное плитное перекрытие или устанавливаются балки с черновой обшивкой и утеплением – и полы дома надёжно отделены от коммуникаций.

Столбчатый фундамент

Столбы являются вариантом точечного фундамента. Кроме них к этой категории относят ещё сваи – они похожи по форме, поэтому эти два вида опор часто путают. Разница между ними заключается в размере сечения, которое у столбов больше, и длине, которая у столбов меньше. А ещё, столбы могут возводиться из кладочного материала, тогда как сваи всегда либо штучные забивные, либо монолитные.

Высота столбчатых опор определяется границей промерзания грунта. Их максимальная высота составляет 2,5 м (такие опоры могут исполняться и с малым заглублением 50 см — правда, не для газобетонного дома). Чтобы создать надёжное основание под каменные стены, на поверхности грунта с опорой на столбы устраивается ростверк. Именно эта конструкция воспринимает нагрузки от веса здания и равномерно передаёт её на точечные опоры.

Для формирования ростверка могут использоваться готовые заводские балки: обычные оконные перемычки с прямоугольным сечением, или рандбалки с сечением в форме трапеции. Но чаще всего в малоэтажном строительстве они попросту заливаются по опалубке.

Фактически, ростверк является вариантом наземной фундаментной ленты, и при его устройстве используются те же технологии. Разница только в том, что здесь кольцевая железобетонная балка опирается не на грунт, а на столбы. Поэтому называют такой фундамент столбчато-ростверковым. Он является одним из самых экономичных вариантов, но подходит не для всяких условий строительства.

Например, столбчатые опоры не проектируют на сильно просадочных и подвижных грунтах, на неровном рельефе, когда перепады отметок превышают 2 м. Не подходит данный вид фундамента и для формирования цокольного этажа, а так же для тяжёлых стен из кирпича или бетона с кирпичной облицовкой.

Как и в случае с ленточным фундаментом, уменьшить высоту столбов можно, если в подошвах предусмотреть уширение. Чтобы залить монолитный столб, под него приходится выкапывать шурф такого размера, чтобы в нём поместился и человек, устанавливающий опалубку. А чтобы можно было перемещаться из одной выемки в другую, шурфы соединяют между собой небольшими по ширине траншеями.

Как вариант, сразу копают широкий котлован. В обоих случаях объём земляных работ будет больше, чем при устройстве мелкозаложенной плиты. Да и опалубка имеет довольно сложную конфигурацию, особенно когда в подошве нужно предусмотреть уширения.

По этим причинам столбчатые фундаменты, как таковые, в частном домостроении практически не применяются. Чаще устанавливают опоры, сформированные по буронабивной технологии. В народе именно их называют столбчатым фундаментом, но по факту это не столбы, а сваи.

Свайный фундамент

Главным отличием от столбов является существенная длина свай, позволяющая прорезать негодные для строительства слои грунта, каковой бы ни была их толщина. Соответственно, даже на обводнённой территории или на торфяниках можно глубоко забить сваи, обвязать их ростверком и построить дом или любой другой объект.

Это единственный вид фундамента, который подходит для любых проблемных грунтов: просадочных, набухающих, размокающих, вечномёрзлых. Свайный фундамент не целесообразен только для скальных грунтов — в них сложно вбуриваться, да и нет никакой необходимости, так как грунт обладает отменной прочностью.

Оптимальность такого выбора тоже должна быть подтверждена анализом почвы. Кроме того, нужно учитывать и эти данные:

1. сейсмоактивность региона;
2. конструкцию здания;
3. рельеф местности;
4. наличие близрасположенных зданий и коммуникаций;
5. суммарные нагрузки, воздействующие на фундамент.

Сваи часто комбинируют с фундаментными лентами или плитами, в этом случае они являются армирующими элементами грунта. Это самые дорогие варианты фундаментов, но и условия для строительства бывают совсем не благоприятными.

Основным признаком классификации свай являются способы их установки:

• К забивным сваям относят все варианты сборного железобетона, которые устанавливаются в заранее пробуренную скважину при помощи механизмов – и не только ударных, но и вдавливающих, вибрационных. Такие сваи могут иметь различные формы сечения (не только круг или четырёхугольник, но и трапецию или призму), быть полыми или полнотелыми. По материалу такие сваи могут быть не только железобетонные, но и стальные и даже деревянные.
• К винтовым относят только те сваи, которые имеют как минимум одну лопасть и устанавливаются путём завинчивания в грунт. Изготавливают из железобетона и металла. Второй вариант под газобетонный дом не очень подходит – разве что когда сваи обвязываются железобетонным ростверком. При этом полости свай должны заполняться бетонной или пескоцементной смесью и хорошо герметизироваться привариванием заглушек. Бетонные винтовые сваи в частном домостроении и вовсе редкость.
• Набивными сваями называют опоры, установленные в скважины. Причём, они не бурятся, а образуются в результате принудительного выдавливания грунта. Тут есть несколько технологий, в которых используются механизмы с разным принципом действия (вытесняющего, виброштампующего и т.д.). Главное отличие в том, что бетон укладывается прямо в грунтовую скважину, без обсадки.
• Буровые сваи отличаются от набивных только тем, что укладка бетона производится по предварительно пробуренным скважинам. Способ очень удобно использовать при прохождении водоносных пластов, когда стенки скважины нужно сразу же укреплять (например, в размокающей глине). Для этого может быть использована обсадная труба чуть меньшего диаметра — между её стенками и грунтом заливается раствор бентонитовой глины. Потом труба удаляется, а полость скважины бетонируется. Есть и ещё минимум 5 технологий устройства буровых свай, разница между ними зависит от типа применяемого оборудования.

Не будем расписывать особенности технологий — скажем лишь о тех, что применяются в частном строительстве. В основном, это комбинация набивных и буровых свай, которую называют буронабивным фундаментом. Для его устройства пробуривают скважины и заполняют их бетоном прямо в грунт. Как вариант, если прочностные характеристики почвы слабые или она переувлажнена, может использоваться неудаляемая обсадка из асбоцементных труб.

Наибольшей устойчивостью такие сваи будут обладать при наличии камуфлетной пяты (уширения в подошве), что позволяет и несколько уменьшить глубину заложения. Сделать такое уширение можно с помощью специального приспособления – бура ТИСЭ. У него есть откидной чашеобразный плуг, который надевается на штангу после того, как скважина уже пробурена. Такая технология даёт возможность выполнять уширение основания без разработки котлована или шурфа большого размера, что сводит объём земляных работ до минимума. Высота такой сваи обычно соответствует глубине промерзания, но не может быть меньше 1,5 м.

Сваи должны на 20 см возвышаться над уровнем грунта с тем, чтобы оголовки можно было замонолитить в ростверк. Для этого вокруг скважины устанавливают опалубку из 4-х дощечек, с помощью которой и формируется продолжение сваи. Чтобы упростить себе задачу и обходиться без опалубки, многие просто оставляют выпуски арматуры нужной длины. Избавить от опалубки может и обсадная труба. Это дополнительные затраты и каждый застройщик решает сам, взять их на себя или нет.

Если в регионе зимой выпадает много снега, и первый этаж дома нужно поднять повыше, делать это выгоднее не за счёт увеличения высоты ростверка, а за счёт большого вылета надземной части свай. В этом случае, гораздо проще формировать их по обсадной трубе, либо попросту отдать предпочтение заводским ЖБ изделиям.

Как выбрать тип фундамента для дома

В первую очередь выбор типа фундамента попадает в зависимость от конструктива нулевого цикла – а именно, наличия или отсутствия у него подвала. Вариант с подвалом обычно предпочитают жители сельской местности и хозяева дачных участков, ведь помещения под домом избавляют от необходимости строить дополнительно погреба или другие помещения для хранения продуктов питания. Горожане нередко предпочитают цокольный этаж, в котором можно расположить и все технические помещения, а так же оборудовать прачечную, сауну, мини-спортзал — не говоря уже про гараж, под который на маленьких участках, выделяемых под ИЖС, вечно не хватает места.

Отказ от подвала обычно продиктован или его ненадобностью, или наличием противопоказаний, связанных с геологической обстановкой: повышенный УГВ или чрезвычайно плотный грунт, разработка которого слишком дорого обходится. Если таких противопоказаний нет, для формирования в нулевом цикле помещений можно применить только ленточный или плитный фундамент.

В этом случае, лента кроме функций фундамента будет исполнять ещё и роль стен подвального помещения. Что же касается плитного фундамента, то опираемые на него стены являются просто ограждающими конструкциями. Если они монолитные, то совмещаются с рёбрами жёсткости плиты.

Если в бесподвальном доме между плитой фундамента и цокольным перекрытием получается лишь небольшое пространство, используемое для закладки коммуникаций, то когда плита заглублена, образуются полноценные помещения. Однако и в этом случае, как и во всех остальных, нужно учитывать геологическую обстановку.

Учет состояния грунта

Грунт исследуется перед началом проектирования. Основной целью это действа является выявление проходящих в почве процессов, которые могут быть опасными для заложенных в неё сооружений (оползни, плывуны, суффозия, размокание). Кроме этого требуется изучить структуру слоёв земли, их механические характеристики, степень влажности и коррозионной активности. Полученные данные помогут выбрать наилучший вариант, устойчивый к имеющимся неблагоприятным факторам, а так же просчитать его экономическую целесообразность.

Отсутствие всестороннего анализа может привести к печальным последствиям – начиная от разрыва трубопроводов на вводе в здание, и заканчивая перекосом или опрокидыванием дома. Для исследования в грунте бурятся скважины и берутся пробы непосредственно в пятне застройки минимум в пяти точках: по углам здания и по центру.

Пробы обычно подвергаются анализу в лаборатории, но могут исследоваться и в полевых условиях. Последний вариант чаще всего используется при необходимости устройства свайного поля, и даёт возможность определить лучший способ погружения опор.

В лабораториях с помощью проб выявляют:

• подгруппу грунта в соответствии с классификацией;
• состав пласта, его физические свойства и механическое состояние;
• однородность по площади застройки и глубине пласта;
• нормируемые характеристики;
• оценивается вероятность изменений характеристик грунта при строительстве и эксплуатации.

Каждый тест проводится трижды, и за итог берётся среднее арифметическое. Исследуются не только рыхлые пробы, но и в виде монолита с ненарушенной плотностью. В лаборатории оценивается их зерновой состав, плотность и прочность, процент влажности. Основной тест выявляет степень деформации грунта при сжатии, и проводиться он может разными способами — с помощью штампа, прессиометра, зонда, стабилометра. Это зависит от типа грунта, ведь нередко приходится изучать не только характер деформации, но и определять консистенцию каждого слоя.

Одним из главных показателей грунта является величина осадки – это разница между исходным положением, и положением после смещения под нагрузкой. Именно от результатов этого теста зависит расчет подошвы фундамента, когда речь идёт о лентах или столбах. Задача проектировщика состоит в том, чтобы назначить такие габариты фундамента, которые позволят ему осаживаться равномерно, так как именно неравномерная осадка является причиной проблем с трещинообразованием.

Даже когда верхний слой грунта при испытаниях показывает одинаковую величину осадки, он будет неодинаково воспринимать разные нагрузки. Поэтому немалое значение при подборе фундамента или комбинации двух конструкций имеет конструктив здания, в котором может быть переменная высота, пристройки и надстройки. Это отличающийся вес – а значит, и неодинаковые нагрузки, которым грунт должен сопротивляться.

СП 22.13330 предлагает таблицы расчётных сопротивлений по разным типам грунта, на основе которых можно выполнить предварительные расчёты. Но точные данные можно получить только с использованием фактических показателей, полученных в процессе изучения грунта. Особо анализируется верхний слой грунта, в котором может накапливаться стекающая с поверхности вода. Чем больше в почве пор, тем больше она может собрать воды – особенно, если под рыхлым слоем идёт водоупор из глины.

Лёд, образующийся при отрицательных температурах, занимает больше места, чем вода. Увеличивая объём, он выталкивает твёрдые прочные частицы земли на поверхность, провоцируя вспучивание грунта — и это происходит по всей толще промёрзшего слоя. Чтобы понимать, где проходят границы слоя, нужно не просто выяснить среднестатистический уровень промерзания почв в данном регионе.

Необходимо определить УПГ в зависимости от вида грунта, ведь не все они одинаково промерзают. В одном и том же городе глина может промерзать на 130 см, а крупнообломочный грунт – на все 190 см. И это ещё один повод сделать анализ грунта перед тем, как приступить к проектированию.

Расчет фундамента

Разобравшись с характеристиками грунта, можно приступать к расчету веса дома. Каждый вид фундамента требует своего подхода, поэтому говорить обо всём и сразу не получится. Рассмотрим, как рассчитать нагрузку на фундамент на примере плитного монолита.

Расчет нагрузки на фундамент вручную

Чтобы определить толщину плиты, нужно рассчитать нагрузку на фундамент. Для этого нужно иметь представление об архитектуре дома – учитываются не только размеры всех конструкций, но и применяемые для их устройства материалы. Возьмём для примера такие условия задачи:

1. дом одноэтажный с мансардой, размер в плане 10*8 м;
2. стены из газобетона толщиной 375 мм (общая площадь составляет 162 м²);
3. внутренние перегородки из гипсокартона, площадь 120 м²;
4. цокольное и мансардное перекрытия деревянные по балкам, площадь 160 м²;
5. кровля из металлочерепицы, с учётом 30-градусного наклона площадь составляет 90 м²;
6. зимняя нагрузка от снега – 170 кг/м².

В строительных нормах есть уже готовые расчётные нагрузки в кг/м² для любой конструкции, в зависимости от материала её изготовления. Чтобы вычислить фактические нагрузки, нужно расчётную цифру умножить на площадь и на коэффициент надёжности (это тоже нормируемое значение).

Вот как будет выглядеть наша таблица расчета с нагрузкой на фундамент:

Определение нормативной нагрузки	Коэффициент надёжности	Определение расчётной нагрузки
Стены: 162 м²*600 кг/м² = 97200 кг	1,1	106920 кг
Перегородки: 120 м²*30 кг/м² = 3600 кг	1,2	4320 кг
Перекрытия: 160 м²*150 кг/м² = 24000 кг	1,1	26400 кг
Крыша: 90 м²*60 кг/м² = 5400 кг	1,1	5940 кг
Полезная нагрузка: 160 м²*150 кг/м² = 24000 кг	1,2	28800 кг
Снеговая нагрузка: 90 м²*170 кг/м² = 15300 кг	1,4	21420 кг
Всего сумма нагрузок:	193800 кг

Так как плита у нас будет со всех сторон выступать на 10 см относительно цоколя, её площадь составит:
10,1*8,1 = 81,81 м² или 818100 см².

Удельная нагрузка на почву от веса дома высчитывается делением суммы нагрузок на площадь плиты:
193800 кг : 818100 см² = 0,24 кг/см².

Если, к примеру, строительство ведётся на суглинках и их несущая способность определена лабораторно, как 0,32 кг/см², нужно произвести вычитание и выявить разницу с полученным нами результатом:
0,32 – 0,24 = 0,08 кг/см². Это та нагрузка, которую восполнит сама плита.

Высчитываем массу монолита, умножив разницу в нагрузках на площадь плиты. Получаем:
М = 0,08 кг/см²*818100 см² = 65448 кг.

Теперь, разделив массу на плотность железобетона и его площадь, определяем толщину плиты:
T = 65448 кг : 2500 кг/м³ : 81,81 м² = 0,32 м.

Толщины плит округляют до ближайших 5 см. При полученном нами значении можно взять как 35 см, так и 30 см. Просчитывая вариант, нужно удостовериться, выдержит ли грунт его вес вместе с домом, для чего производится проверка.

1. 0,3 м *81,81 м² = 25.55 м³ – объём монолита;
2. 25,55 м³*2500 кг/м³ = 61358 кг – вес плиты;
3. 61358 кг + 193800 кг = 255158 кг – суммарные нагрузки от дома вместе с весом фундамента;
4. 255158 кг : 818100 см² = 0,312 кг/см² – фактическое давление на почву;
5. Находим разницу: 0,32 кг/см² (сопротивление суглинков) – 0,312 кг/см² = 0,008 кг/см² – или 2,5%.

Важно: По нормам разница между сопротивлением грунта и фактическим давлением на него должна укладываться в диапазон 3-25%. У нас получилось меньше, поэтому значение толщины плиты нужно будет округлять в большую сторону – до 35 см.

Использование калькулятора

Чтобы получать точные данные, нужно пользоваться проектировочной программой, в которую заложены все необходимые нормативные значения. При их использовании вводятся только размеры здания и обозначаются типы её конструкций, на основе которых производится расчёт.

Важно: Использовать обычные онлайн-калькуляторы, которые есть на многих околостроительных сайтах, особого смысла нет, потому что полученные в них данные будут весьма приблизительными. А многие значения всё равно придётся определять самостоятельно.

Принцип использования калькулятора для расчета несущей способности фундамента таков. Для сбора нагрузок предлагается заполнить исходные данные в разделах:

1. Стены. Указывается размер в плане, высота и этажность. Калькулятор предлагает план с примерной планировкой с пятью внутренними стенами. Кроме наружных стен (в окошке нужно указать толщину и материал изготовления), следует указать материал перегородок и их толщину. Можно так же убрать некоторые из них, деактивировав соответствующее окошко.
2. Перекрытия. Здесь нужно указать только тип каждого перекрытия – в данном случае, у нас цокольное и мансардное.
3. Крыша. Вводятся данные по количеству скатов, углу наклона, высоте и длине свесов, а так же указывается вид кровельного покрытия.
4. Фундамент. Требуется указать не только тип фундамента, но и его параметры. Нам пришлось ввести толщину плиты, так что калькулятор не даёт готового рецепта для её определения.
5. Отделка. В этом разделе указываются все виды отделки (пол, стены, потолки) внутри дома и на фасаде.
6. Последний этап. В соответствующие окошки потребовалось ввести полезную и снеговую нагрузки, а так же тип грунта. После нажатия кнопки «расчёт», калькулятор выдал нам некий список показателей.

По сути, сервис выполнил только роль калькулятора и суммировал все нагрузки (произвел сбор). Хотя к чему всё это, если вы и так уже знаете требуемую толщину плиты?

Если, пользуясь таким калькулятором, взять приблизительную толщину монолита, можно сделать несколько подобных расчётов. В итогах имеется графа «нагрузка на основание» — сравнивая её с расчётным сопротивлением грунта, можно понять, укладывается ли разница показателей (несущей способности грунта и нагрузок от дома) в нормативный диапазон (об этом было сказано выше).

Укладывается — значит, выбранный вариант толщины плиты обеспечит нормальную работу фундамента и не перегрузит почву (главное – иметь точную информацию о типе грунта). Если разница меньше или больше допустимой, придётся сделать новый расчёт с другой толщиной. Получается «метод тыка», но лучше строить дом на его основе, чем вообще не делать никаких расчётов.

Расчёт арматуры и бетона — заключение

А вот расчёт материалов для фундамента можно сделать и с помощью калькулятора, только другого. Введя габариты плиты (в том числе толщину), вы получите и объём бетона, и расклад по арматуре, и даже количество досок для опалубки. По арматуре, правда, нужно вводить не только диаметр стержней и хомутов, но и размер ячейки. Хотя, зная всё это, посчитать количество несложно и вручную.

Принцип расчёта арматуры для плиты таков:

• Каркас состоит из двух сеток. Стержни диаметром 12 мм, шаг установки 150 мм.
• От длины и ширины плиты минусуется по 0,035 м с каждой стороны на толщину защитной бетонной оболочки: 8,1м – 0,035 м*2 стороны = 8,03 м. Это длина одного стержня по ширине плиты.
• Делим длину стороны каркаса на шаг установки стержней: 8,03 м : 0,15 м = 54 шт. Так как уровней армирования два, получается 108 стержней.
• Аналогично вычисляем стержни, укладываемые по длине плиты: ((10,1 м – 0,07 м): 0,15 м)*2 = 134 стержня.
• Отступ горизонтальных сеток обеспечивается за счёт вертикальных прутов диаметром 8 мм. Принцип расчёта такой же, только снизу толщину бетонной оболочки нужно предусмотреть не меньше 75 мм.

Подсчитав стержни, останется к каждому значению добавить 5% запаса на раскрой, и вы получите вполне точное количество арматуры. Гораздо проще получится расчёт, если для создания каркаса использовать готовые сетки. Что касается бетона, то его объём вычислить сможет даже школьник – путём перемножения площади плиты на её толщину.

Источник