Расчёт нагрузки на фундамент

В данной статье мы рассмотрим особенности расчета нагрузки на фундамент дома. Вы узнаете, зачем необходимо осуществлять данные расчеты и как сделать их самостоятельно. Будет детально изучена технология определения несущей способности грунта, вычисления массы здания и силы снеговых и ветровых воздействий, а также продемонстрирована последовательность таких расчетов на практике.
Нагрузка на фундамент - это допустимые цифровые значения, обозначающие несущую способность. Проведение точных расчётов сопряжено с выполнением геологических исследований и определением степени рыхлости грунта и насыщения его влагой.

Зачем проводятся расчёты нагрузки на фундамент

Расчет нагрузки, которую будет переносить фундамент в процессе эксплуатации, является ключевым этапом проектирования любого основания. Исходя из данных расчетов определяются необходимые несущие характеристики будущего фундамента, его типоразмер и опорная площадь.

Определяемые нагрузки веса здания, снегового и ветрового воздействия, а также эксплуатационного давления, также сопоставляются с несущей способностью грунта на строительной площадке, поскольку несущая способность почвы, в некоторых случаях, может быть меньшей, чем несущие свойства самого фундамента.


Ответственное отношение к проведению данных расчетов гарантирует, что фундамент под конкретное здание будет подобран правильно. В противном случае, вы рискуете построить дом на слишком слабом фундаменте, что приведет к его разрушению и деформации, либо обустроить фундамент с недостаточной опорной площадью, который под весом здания просто осядет в грунт.

Общие правила проведения расчёта нагрузки на фундамент

Определяется нагрузка посредством использования переменных и постоянных величин:

• масса здания;
• вес основания;
• снеговые нагрузки на кровлю;
• ветряное давление на здание.

Общая масса здания вычисляется при сложении веса стен с перекрытиями, дверей с окнами, стропильной системы и кровли, а также крепежей, сантехники, декоративных элементов и количества людей, которые будут единовременно проживать в доме.

Расчёт нагрузки на ленточный фундамент

Определение нагрузки на ленточное основание начинается с подсчёта массы самой ленты, для чего используется следующая формула:

Расшифровка формулы:

V – объём стен;
q – плотность материала основания.

Необходимо произвести суммирование всех типов давления на фундамент, для чего можно воспользоваться следующей формулой: (Pд+Pфл+ Pсн+Pв)/ Sф.




Получение точных сведений, возможно при учёте видов стен, надо определить, какие из них несущие и выполняют функцию удержания перекрытий, лестничных пролётов, стропил. Выявляются самонесущие стены, выполняющие функцию поддержания исключительно собственной массы. Исходя из этих данных, определяют под какую сторону закладывать стены определённой ширины, с обязательной проверкой допустимых значений.

Расчёт нагрузки на столбчатый фундамент

Определение нагрузки на фундамент столбчатого типа, осуществляется по одной формуле. Здесь надо учитывать, что воздействие здания будет распределяться между всеми существующими опорами. Требуется умножить площадь сечения столба (Sс) на высоту (H). Результатом вычисления станет получение объёма, который следует перемножить с плотностью материала, используемого для возведения фундамента (q)и общим числом столбиков, заглубляемых в почву.

• Вычисления будут проводиться по следующей формуле: Pфc= Sс× H× q×N.
• Определить суммарное сечение, можно по следующей формуле: Sсо= Sс × N.

Вычислить величину нагрузки на сваи, можно разделив массу дома на его опорную площадь, что будет выглядеть следующим образом: P/Sсо.

 

Расчёт нагрузки на свайный фундамент

Особенностью расчёта свайного основания, является необходимость выявления массы здания (P), которая делится на количество опор.

Рассчитывать нагрузку на свайный фундамент необходимо для того, чтобы в дальнейшем при проектировании ее можно было сопоставить с максимально допустимой нагрузкой на грунт строительной площадки, и при необходимости увеличить число свай либо сечение используемых опор

Чтобы сопоставить допустимые нагрузки на свайный фундамент и грунт необходимо выполнить следующие расчеты:

• Определить вес здания и все сопутствующие нагрузки, просуммировать их и умножить на коэффициент запаса надежности;
• Определить опорную площадь одной сваи по формуле: "r2 * 3.14" (r- радиус сваи, 3,14 - константа), после чего вычислить общую опорную площадь основания, умножив полученную величину на количество свай в фундаменте;
• Рассчитать фактическую нагрузку на 1 см2 грунта: массу здания разделяем на опорную площадь фундамента;
• Полученную нагрузку сопоставить с нормативной допустимой нагрузкой на грунт.

Для примера: дом массой 95 тонн. (с учетом снеговых и ветровых нагрузок) строится на фундаменте из 50 буронабивных свай, общая опорная площадь которых составляет 35325 см2. Грунт на участке представлен твердыми глинистыми породами, которые выдерживают нагрузку в 3 кг/см2.

• Фактическая нагрузка на грунт: 95000/35325 = 2,69 кг/см2.

Как показывают расчеты, нагрузки от здания, передаваемые фундаментов на грунт, позволяют реализовывать данный проект в конкретных грунтовых условиях.

 

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 кв.см. 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.

Собираем показатели грунта

При проектировании фундамента необходимо проводить геодезический анализ грунта на строительной площадке, который позволяет определить три важных показателя - тип почвы, глубину ее промерзания и уровень расположения грунтовых вод.

Исходя из типа грунта вычисляется его несущая характеристика, которая используется при расчете опорной площади основания. Глубина промерзания почвы определяет уровень заглубления фундамента - при строительстве в условиях пучинистых грунтов фундамент необходимо закладывать ниже промерзающего пласта земли. На основании данных о грунтовых водах определяется необходимость обустройства дренажной системы и гидроизоляции фундамента.







Для сбора показателей необходимо с помощью ручного бура по периметру площадки под застройку сделать несколько скважин глубиной 2-2.5 м. Одна скважина должна располагаться в центре участка, еще две - в центральных частях боковых контуров предполагаемого фундамента. Необходимость бурения нескольких скважин обуславливается тем, что на разных участках площадки может наблюдаться отличающийся уровень грунтовых вод.

В первую очередь нужно определить тип почвы: в процессе бурения возьмите изымаемый из скважины грунт (с глубины 2-ух меров) и скатайте его в плотный цилиндр, толщиной 1-2 сантиметра. Затем попытайтесь согнуть цилиндр.

• Если почва рыхлая и цилиндр из нее сформировать невозможно (она попросту рассыпается), вы имеете дело с песчаным грунтом;
• Цилиндр скатывается, но при этом он покрыт трещинами и разламывается при сгибающем воздействии, значит грунт на участке представлен супесями;
• Цилиндр плотный, но при сгибании ломается - легкий суглинок;
• Грунт хорошо скатывается, но при сгибании покрывается трещинами - тяжелый суглинок с большим содержанием глины;
• Почва легко скатывается, не трескается и не ломается при сгибании - глинистый грунт.

Далее необходимо определить показатель уровня грунтовых вод. Оставьте пробуренные скважины на ночь, чтобы они заполнились водой. На следующее утро возьмите деревянную рейку двухметровой длины и обмотайте ее бумагой, опустите рейку в скважину. По мокрому участку определите, на каком расстоянии от поверхности скважины расположена вода.




Предлагаем вашему вниманию карту расчетной глубины промерзания почвы в разных регионах России, которую нужно использовать при самостоятельном проектировании фундамента.

Определяем несущую способность грунта

Ориентировочную несущую способность грунта можно определить на основе проделанных ранее изысканий. Зная тип грунт на участке под застройку сопоставьте его с данными в нижеприведенной таблице.

Тип почвы	Несущая способность (расчетное сопротивление)	Тип почвы	Несущая способность (расчетное сопротивление
Супесь	От 2 до 3 кгс/см2	Щебенистая почва с пылевато-песчаным заполнителем	6 кгс/см2
Плотная глина	От 4 до 3 кгс/см2	Щебенистая почва с заполнителем из глины	От 4 до 4.5 кгс/см2
Среднеплотная глина	От 3 до 5 кгс/см2	Гравийная почва с песчаным заполнителем	5 кгс/см2
Влагонасыщенная глина	От 1 до 2 кгс/см2	Гравийная почва с заполнителем из глины	От 3.6 до 6 кгс/см2
Пластичная глина	От 2 до 3 кгс/см2	Крупный песок	Среднеплотный - 5, высокоплотный - 6 кгс/см2
Суглинок	От 1.9 до 3 кгс/см2	Средний песок	Среднеплотный - 4, высокоплотный - 5 кгс/см2
Насыпной уплотненный грунт (песок, супеси, глина, суглинок, зола)	От 1.5 до 1.9 кгс/см2	Мелкий песок	Среднеплотный - 3, высокоплотный - кгс/см2
Сухая пылеватая почва	Среднеплотная - 2.5, высокоплотная - 3 кгс/см2	Водонасыщенный песок	Среднеплотный  - 2, высокоплотный - 3 кгс/см2
Влажная пылеватая почва	Среднеплотная - 1.5, высокоплотная 2 кгс/см2	Водонасыщенная пылеватая почва	Среднеплотная - 1, высокоплотная - 1.5 кгс/см2

Расчёт нагрузки с учётом площади и региона дома

Все нагрузки на фундамент состоят из двух величин - постоянных и переменных. К постоянным нагрузкам относится вес самого здания, к переменным - сила давления снегового покрова и ветра, величина которой зависит от региона, где ведется строительство.

Зная площадь дома и нормативный вес материалов, из которого он будет возводиться, можно рассчитать ориентировочную нагрузку на фундамент, исходящую от массы строения.

Для проведения расчетов воспользуйтесь следующими справочными таблицами:







Следующий этап расчетов - определение нагрузок от снегового покрова. Нормативная величина снеговой нагрузки различается в разных регионах России. Для расчета вам необходимо умножить площадь кровли здания на вес 1 м2 снега и коэффициент уклона крыши.



Осталось лишь рассчитать ветровую нагрузку на здание. Делается это по формуле:

• площадь здания * (N +15*высота здания); где N - расчетная ветровая нагрузка для разных регионов России, которую вы можете увидеть на нижеприведенной карте.

Наши услуги

Компания Установка Свай" занимается погружением железобетонных свай - забивка свай, лидерным бурением и поставкой свай для сооружения свайного фундамента. Если Вас интересует проведение работ, связанных с проектировкой, гео разведкой, либо возведение свайного фундамента, воспользуйтесь формой внизу сайта.