Как происходит расчет нагрузки на фундамент

В этой статье описан метод расчета параметров ленточного фундамента (ширины) по несущей способности грунтов

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:

Расчет нагрузки на фундамент
  • 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.

Стены (в кг/м2)

  • 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
Расчет нагрузки на фундамент

Кровля (в кг/м2)

  • 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 нагрузки на фундамент

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:

Читайте также:  Возводим столбчатый фундамент для каркасного дома своими руками

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.

Основные методы как рассчитать нагрузку на фундамент

Работы начинаются со сбора данных, предварительного выбора типа фундамента и глубины его заложения. Последняя характеристика подбирается исходя из уровня промерзания грунта, типа и однородности почвы и высоты залегания грунтовых вод на участке. Полученная предварительная высота фундамента в дальнейшем учитывается при расчете нагрузки от этой конструкции на грунт и при проверке его самонесущих способностей и прочности.

В зависимости от характера исходных данных выделяют два основных способа сбора и расчета нагрузок:

  • Точный, выбираемый при наличии на руках подробного проекта с указанными габаритами и материалами всех строительных конструкций в доме.
  • Укрупненный, с подбором приблизительного веса конструкций по нормативам и таблицам.
Читайте также:  Как лучше утеплять фундамент дома снаружи

На этапе расчета фундамента для дома второй способ выбирается чаще, сбор нагрузок ведется по приблизительным эскизам, при необходимости – с корректировкой толщины или материала конструкций, или выборе другого типа кровли, перекрытия или самого основания.

Основные методы как рассчитать нагрузку на фундамент

Помимо этого, способ расчета также зависит от типа выбираемого фундамента. В частности:

  • При расчете нагрузок на монолитную ленту, плитный фундамент площадь подошвы может определяться исходя из нагрузки на погонный метр (а именно – путем деления суммы нагрузок на длину ленты и сравнения полученной величины с несущими способностями грунта) или методом грузовых площадей (усложненным и редко используемым, с расчетом нагрузки на определенный участок).
  • При расчете нагрузки на плиту общую нагрузку просто делят на площадь основания.
  • Сечение и количество свайных и столбчатых, фундаментов ТИСЭ с ростверком, чаще всего задается заранее, а расстояние между опорами рассчитывается путем деления общих нагрузок на длину несущих стен. При чрезмерном отклонении расчетной величины от предварительной шаг или сечение опор меняют и расчет проводят повторно.

Условно при расчете все нагрузки могут приниматься как равномерно распределяемые или воздействующие на определенные несущие зоны фундамента. Первый способ признан более простым и применяется чаще. Второй – требует наличия точной конструктивной схемы дома (вплоть до указанных колонн, лестниц, печей и тяжелой мебели) и знания ряда сложных формул.

Решение

Эксцентриситет приложения нагрузки:

e = M/Fv = 60/260 = 0,23 м.

Приведенная ширина фундамента по формуле:

b’ = b — 2eb = 1,8 — 2× 0,23 = 1,34 м.

Приведенная длина фундамента по формуле: l’ = l = 0,9 м.

Отношение приведенной длины фундамента к его проведенной ширине:

η = l’/ b’ = 0,9 / 1,34 = 0,67.

при η < 1 для расчета коэффициент принимается η = 1.

Коэффициент ξγ по формуле: ξγ = 1 — 0,25/η = 1 — 0,25/1,0 = 0,75.

Коэффициент ξq по формуле: ξq = 1 + 1,5/η = 1 + 1,5/1,0 = 2,5.

Коэффициент ξc по формуле: ξc = 1 + 0,3/η = 1 + 0,3/1,0 = 1,3.

Проверка условия: tg δ < sim φ1; 0,27 < 0,34 — условие выполнено, следовательно, возможно вести дальнейший расчет по формуле.

В случае, если условие не выполняется, то формула применяться не может. В этом случае необходимо производить расчет по схеме плоского сдвига.

Коэффициент Nγ = 0,82.

Читайте также:  Как надежно укрепить стену снаружи: вторая жизнь вашего дома

Коэффициент Nq = 3,64.

Коэффициент Nc = 7,26.

Какие данные нужно собрать для правильного расчета фундамента под колонны?

Расчет колонного фундамента провести довольно сложно, ведь тут проводится сбор сразу многих факторов. Понятно, что самостоятельно такие сложные вычисления сделать практически невозможно, нужно специальное образование и навыки. Поэтому, перед началом расчета колонного фундамента, нужно получить следующие данные:

  • особенности климатических условий в регионе строительной площадки, тип и мощность ветров, а также периодичность ливней;
  • создать подробную геодезическую карту, причем лучше делать скважинный анализ с целью получить данные о структуре почвы, толщине мягких и прочных пород. Также нужно получить данные о залегании грунтовых вод, их сезонном движении;
  • масса самого здания. Чем она больше, тем и колонны должны быть мощнее. Понятно, что для железобетонных колонн используются фундаменты стаканного типа, а для металлических – совсем другие;
  • тип колонны, ее несущие характеристики, степень растяжения и сжатия при воздействии повышенных и пониженных температур;
  • тип бетона, его марка, состав и эксплуатационные характеристики;
  • структура будущего сооружения, материал несущих стен и перекрытий, высота сооружения.

Раньше расчет колонного основания делали на глаз, используя стандартные показатели допустимых нагрузок. Например, стандартная глубина погружения подушки составляла до 200 мм, а верхняя ее часть выступала из грунта на высоту до 50 мм.

Такие колонны не способны выдерживать подвижки почвы, ведь подушка быстро вымывалась и основание разрушалось. Теперь в расчете четко указывается максимально допустимая глубина погружения подушки, она должна быть ниже глубины промерзания почвы, где нагрузок уже практически нет.

Как рассчитать толщину фундаментной плиты

Чтобы правильно выполнить расчет толщины плиты, необходимо располагать следующими данными:

  • предельная точка промерзания почвы;
  • структура грунта;
  • глубина залегания подземных вод.

Самый простой расчет заглубления фундамента – к точке промерзания прибавляется 60 см. Актуальность монолитной плиты в рои опоры дома возрастает на пучинистых и часто подтопляемых грунтах. Технология строительства такого фундамента по вложенным средствам существенно отличается от возведения столбчатого или ленточного основания.

Армирование монолитной плиты – обязательный этап фундаментных работ

Конструкция фундаментной плиты дома собирается по типу пирога:

Как рассчитать толщину фундаментной плиты

1) две сетки из арматуры закладываются на 7-см удалении;

2) поверх, снизу и между сетками устраивается слой из бетона, по бокам армирующего каркаса отступается до 5-ти см;

3) диаметр сечения арматурных прутьев должен превышать 120 мм.

Базовая толщина монолитной фундаментной плиты, исходя из вышеприведенных правил, равна 21,8 см.