Основная задача фундамента - это передача нагрузки от строения к почве. Поэтому сбор нагрузок на фундамент - одна из важнейших задач, которая должна быть решена еще перед началом строительства здания.
Правильность расчета - это одна из ключевых ступеней в строительстве, которая должна быть решена. При проведении неверных расчетов, скорее всего, под давлением нагрузок фундамент просто осядет и "уйдет под землю". При расчете и сборе нагрузок на фундамент нужно учитывать, что существует две категории - временные и постоянные нагрузки.
Для того чтобы точно рассчитать все нагрузки, которые будут приходиться на фундамент, необходимо располагать точным планом проектировки здания, а также знать, из каких материалов будет строиться здание. Для того чтобы более наглядно описать процесс сбора нагрузок на фундамент, будет рассмотрен вариант строительства дома с обитаемоей мансандрой, который будет располагаться в Уральском регионе Российской Федерации.
После того как был произведен сбор нагрузок на фундамент дома, можно приступать к расчету.
После проведения этих расчетов необходимо воспользоваться таблицей сбора нагрузок на фундамент, в которой представлены усредненные значения для тех материалов, которые будут использоваться при возведении здания.
Так как существует несколько типов фундамента, который можно использовать при строительстве объекта, будут рассмотрены и несколько вариантов. Первый вариант - это сбор нагрузок на ленточный фундамент. В перечень нагрузок будет входить масса всех элементов, использующихся при строительстве здания.
Эти несколько пунктов являются для любого строения, которое будет возводиться на опоре ленточного типа.
Производить расчет ленточного фундамента можно двумя способами. Первый способ предполагает расчет по несущей способности грунта под подошвой фундамента, а второй - по деформации все того же грунта. Так как рекомендуется использовать именно первый способ для расчетов, то он и будет рассмотрен. Всем известно, что непосредственное строительство начинается с фундамента, однако проектировка этого участка осуществляется в последнюю очередь. Это происходит из-за того, что основная цель этой конструкции - передать нагрузку от дома к почве. А сбор нагрузок на фундамент можно осуществить лишь после того, как будет известен подробный план будущего строения. Непосредственно расчет фундамента можно условно разбить на 3 этапа:
При строительстве домов могут использоваться колонны в качестве опор. Однако проводить расчет для такого типа несущей конструкции довольно сложно. Вся сложность расчета заключается в том, что сбор нагрузок на фундамент колонны осуществить самостоятельно довольно трудно. Для этого необходимо иметь специальное строительное образование и определенные навыки. Для того чтобы решить вопрос о расчете нагрузки на фундамент колонны, необходимо располагать следующими данными:
При расчете фундамента для колонны подразумевается расчет нагрузки на квадратный сантиметр площади этого фундамента. Другими словами, для того, чтобы рассчитать необходимый фундамент для колонны, нужно знать все о здании, грунте и грунтовых водах, которые протекают поблизости. Необходимо собрать всю эту информацию, систематизировать ее, и на основе полученных результатов можно будет провести полный расчет нагрузок на фундамент под колонну. Для того чтобы иметь всю необходимую информацию, нужно сделать следующее:
Обрез фундамента - это верхняя часть несущей бетонной конструкции, на которую приходится основное давление от строения. Существует определенная последовательность, по которой необходимо проводить сбор нагрузок на обрез фундамента, а также их дальнейший расчет. Для того чтобы определить нагрузку на обрез, необходимо иметь план типового этажа здания, если это многоэтажный дом, или же типовой план подвала, если строение имеет лишь один этаж. Кроме того, необходимо иметь план продольных и поперечных разрезов здания. К примеру, для того чтобы рассчитать нагрузку на обрез фундамента в десятиэтажном здании, необходимо знать следующее:
Как можно было заметить, для того, чтобы рассчитать нагрузку на фундамент любого типа, необходимо располагать всеми данными о здании, а также знать множество формул для расчета.
Однако в настоящее время эта задача несколько упрощена тем, что существуют электронные калькуляторы, которые выполняют все расчеты вместо людей. Но для их правильной и продуктивной работы необходимо загрузить в устройство все сведения о здании, о материале, из которого оно будет возводиться, и т. д.
Статья рассказывает, как выполнить сбор нагрузок на фундамент, а также содержит примеры, как рассчитать нагрузки от каркасно-щитового дома 6х9 с мансардой.
Нагрузки на основание бывают постоянные P d и временные (длительные P l , кратковременные P t , особые P s ).
Постоянные P d | Вес частей сооружений, в том числе несущих и ограждающих строительных конструкций. |
|
Временные | Длительные P l | Вес временных перегородок, подливок и подбетонок под оборудование, вес стационарного оборудования, заполняющих его жидкостей, твердых тел и др. |
Кратковременные P t | Воздействия от людей (животных, оборудования) на перекрытия, от подвижного подъемно-транспортного оборудования, от транспортных средств и климатические (снеговая, ветровая и т.д.). |
|
Особые P s | Сейсмическое, взрывное воздействие, воздействие от столкновения транспортных средств с частями сооружения, воздействия, обусловленные пожаром или деформациями основания, сопровождающимися коренным изменением структуры грунта. |
|
Таблица 1. Классификация нагрузок
Чтобы правильно рассчитать воздействие на фундамент, необходимо выполнить сбор всех нагрузок. В примерах, приведенных в этой статье, учтены те виды воздействия, которые принципиальны при расчете фундамента из винтовых свай для объектов ИЖС.
При выполнении расчетов можно также использовать усредненные значения удельного веса конструкций. Для удобства они приведены в таблице 2.
Удельный вес 1 м 2 стены |
|
Каркасные стены толщиной 200 мм с утеплителем | 40-70 кг/м 2 |
Стены из бревен и бруса | 70-100 кг/м 2 |
Кирпичные стены толщиной 150 мм | 200-270 кг/м 2 |
Железобетон толщиной 150 мм | 300-350 кг/м 2 |
Удельный вес 1 м 2 перекрытий |
|
Чердачное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м 3 | 70-100 кг/м 2 |
Чердачное по деревянным балкам с утеплителем плотностью до 500 кг/м 3 | 150-200 кг/м 2 |
Цокольное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м 3 | 100-150 кг/м 2 |
Цокольное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 500 кг/м 3 | 200-300 кг/м 2 |
Железобетонное | 500 кг/м 2 |
Удельный вес 1 м 2 кровли |
|
Кровля из листовой стали | 20-30 кг/м 2 |
Рубероидное покрытие | 30-50 кг/м 2 |
Кровля из шифера | 40-50 кг/м 2 |
Кровля из гончарное черепицы | 60-80 кг/м 2 |
Таблица 2. Справочные данные с усредненными значениями удельного веса конструкций дома: стен, перекрытий, кровли.
Согласно п. 4.2. СП 20.13330.2016 расчетное значение нагрузки определяется как произведение ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке (γ f ) для веса строительных конструкций, соответствующий рассматриваемому предельному состоянию:
Таблица 3. Таб. 7.1 СП 20.13330.2016
Пример:
Чтобы посчитать вес от стен дома необходимо вычислить их периметр. Периметр наружных стен + внутренние стены: Р=47 м, среднюю высоту стен примем h=4,5 м. Тогда вес от конструкции стен будет равен: Р х h х удельный вес материала стен.
47 м х 4,5 м х 70кг/м 2 = 14 805кг=14,8 т.
Далее посчитаем вес крыши. Принимаем, что вес крыши (деревянная стропильная система с покрытием из металлочерепицы) равен 40 кг/ м 2 (суммарный вес металлочерепицы, обрешетки, стропилы). Тогда вес крыши будет равен: S крыши х удельный вес 1 м 2
92 м 2 х 40 кг/м 2 = 3 680кг=3,7 т.
Также необходимо посчитать вес от перекрытий. Принимаем, что вес деревянного пола вместе с утеплителем будет равен 100 кг/м 2 . Тогда вес от перекрытий будет равен: S перекрытия*удельный вес*количество.
54 м 2 х 0,1 т/м 2 х 2 = 10,8 т.
После того как выполнены все необходимые расчеты, полученный вес сооружения умножаем на коэффициент надежности, о котором мы говорили ранее (в расчете для каркасно-щитового дома коэффициент принимаем равным 1,1 – для деревянных конструкций):
29,3 т х 1,1 = 32,2 т
Нагрузка от самого здания составит 32,2 т. Этот вес принят условно, без вычета дверных и оконных проемов.
Так как при проектировании и строительстве невозможно точно определить значение показателя воздействия на перекрытия, к весу конструкции перекрытия добавляют нормативное значение равномерно распределенной нагрузки – Рt (Таблица 8.3 СП 20.13330.2016), действующей на 1 м 2 .
Пример:
Для жилых зданий она равна 1,5 кПа (150 кг/м 2 ). При расчете получаем:
S перекрытия х150 кг/м 2 х количество перекрытий
Нагрузки от людей (животных, мебели, оборудования) на перекрытия = 54 м 2 х 150 кг/м 2 х 2 = 16 200 кг =16,2 т.
Чтобы рассчитать климатические нагрузки на фундамент, нужно учесть снеговой район (вес снегового покрова на 1 м 2 ) и конструктив покрытия здания (чем больше его уклон, тем меньше воздействие). Это требование п.10 СП 20.13330.2016.
Учет района строительства важен, так как вес снегового покрова сильно отличается для разных регионов. Для центральной части Российской Федерации он составляет 180 кгс/м 2 , для значительной части Поволжья – 320 кгс/м 2 , а для отдельных районов Сибири – уже 400 кгс/м 2 .
Рис 1. Карта снеговых районов Российской Федерации
Пример:
S крыши х Расчетный вес снегового покрова х коэффициент уклона покрытия (принимаем равным 0,7 – для наиболее типовых покрытий с уклоном от 30° до 45°)
Для Центральной России получаем:
92 м 2 х 0,18 т/м 2 х 0,7 = 11,6 т
Для районов Поволжья:
92 м 2 х 0,32 т/м 2 х 0,7 = 20,6 т
Для районов Сибири:
92 м 2 х 0,4 т/м 2 х 0,7 = 25,8 т
Рассчитанная ветровая нагрузка может иметь отрицательное значение, это будет означать, что вес надземной конструкции сократился. Поэтому иногда этим показателем пренебрегают.
Но если расчет выполняется для легкого сооружения, характеризующегося большой парусностью, тот же показатель будет иметь принципиальное значение, так как из-за этого может возрасти выдергивающее и горизонтальное воздействие на сваи.
Нормативное значение ветровой нагрузки W н находится по формуле:
W н =0,7 W×k (z) ×c
Где W - расчетное значение ветрового давления, определяемое по картам приложения к СП 20.13330.2016 или по рисунку 1 (значения указаны с коэффициентом 0,7 и без него);
K - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для высоты z, определяется по таблице 3;
C - аэродинамический коэффициент, учитывающий изменение направления давления нормальных сил в зависимости от того с какой стороны находится скат по отношению к ветру, с подветренной или наветренной стороны.
Рис 2. Районирование территории Российской Федерации по расчетному значению давления ветра (расчетное значение ветрового давления w)
Высота z, м | |||
Не более 5 | 0,75 | ||
0,65 | |||
1,25 | 0,85 | 0,55 |
|
Типы местности:
|
|||
Таблица 4. Коэффициент k (z) для типов местности
При ветре в скат крыши |
|||||||||
Уклон а | |||||||||
15° | |||||||||
30° | |||||||||
45° | |||||||||
60° | |||||||||
75° | |||||||||
При ветре во фронтон |
|||||||||
Уклон а | |||||||||
60° | |||||||||
75° | |||||||||
45° | |||||||||
60° | |||||||||
75° | |||||||||
Таблица 5. Коэффициент (с) для двухскатных покрытий при ветре в скат и во фронтон
Коэффициент надежности по ветровой нагрузке g t следует принимать равным 1,4.
Пример:
Преобладающие ветра направлены во фронтон крыши, отсюда аэродинамический показатель для крыши с наклоном ά = 45 равен C = -1,4; Кровля расположена на высоте 10 метров, то есть коэффициент равен 0,65 (городские территории):
Wн =0,7 х 23 кгс/м 2 ×0,65 х (-1,4) = -14,65 кгс/м 2 (знак «-» указывает на усилие, стремящиеся оторвать кровлю от всего здания).
Общее усилие на кровлю составит: 92 х (-14,65 кгс/м 2 ) = - 1 348кгс=-1,35 т.
Суммарное воздействие на фундамент каркасно-щитового дома 6х9 с мансардой: 32,2т + 16,2т. + 21,5 т. + (-1,35т) = 68,55т.
Расчет нагрузки на фундамент – важный этап планирования будущего сооружения. Для этих целей можно использовать калькуляторы, которых с таким функционалом немного и для расчета нужно иметь определенные знания. Чтобы не допустить ошибок, лучше использовать специальные нормативные документы, в которых содержатся все правила расчетов. Дальше мы приведем полезную информацию и покажем понятный пример того, как правильно выполнить сбор нагрузки на свайный фундамент.
Чтобы с точностью выполнить сбор нагрузки, нужно поэтапно рассчитать массу элементов всего сооружения: крыши, стен и перегородок.
Схема нагрузок снеговой массы на кровлю (равномерное, не симметричное, снеговой мешок)
Если сравнивать с другими частями конструкции, то массу кровли стоит рассчитывать по особому принципу:
Используя винтовые сваи для основания или сооружая столбчатый фундамент, все пытаются отказаться от массивных материалов и поступают правильно: такое основание не способно выдерживать большие нагрузки. Поэтому, как пример, рассмотрим несколько самых используемых материалов:
Масса снега, воздействующего на поверхность крыши, а, следовательно, и на столбчатый свайный фундамент рассчитывается не по средним показателям, а по максимальным для определенного региона.
Если используются винтовые сваи или столбчатый фундамент, то скорее всего дом будет строиться из бруса или по каркасной технологии. Для менее габаритных построек могут применяться и другие материалы.
Вес материалов, которые могут выдержать винтовые сваи:
При расчетах учитывайте, что приведенные выше данные взяты на основе стен в 0.15 м. Имея точную ширину собственных стен не составит труда узнать их вес.
Перед тем, как рассчитать нагрузку на фундамент, нужно учесть и массу перекрытий. Как уже неоднократно говорилось, используя столбчатый опорный элемент или винтовые сваи, пытаются снизить нагрузку на основание. Поэтому при сооружении домов на свайном фундаменте для перекрытий используют:
Если хочется выбрать оптимальный вариант времени службы и прочности, то лучше выбрать пустотную плиту, но это требует дополнительного укрепления основания.
Изучив необходимую информацию, можно начинать проводить расчеты.
Как пример, возьмем дом с такими характеристиками:
Сбор нагрузки начинается с расчета площади стен (Пст). Учтите, что внешние шире внутренних в 3 раза. Поэтому Пст = Пвтс + Пвнс.
Пвнс = Пр х 3 х Вс (периметр х 3 х высота стен). Пвнс = ((20+30) х 2) х 3 х 2.7 = 810 м2.
Пвтс = Дс х Вс (длина стен х высота стен). Пвтс = 22 х 2.7 = 160.38 м2
До = Дс + Пр = 22 +100 = 125 м.
Получив значение площади стен, можно проводить сбор их массы:
Мст = Пст х Мбр – масса бруса = 970.38 х 90 = 87 334.2 кг.
Сбор веса перекрытий аналогичен, только пример расчета подразумевает использование горизонтальных данных:
Мпр = Пвнс х Мвнс + Пвтс х Мвтс = 20 х 30 х 80 + 20 х 30 х 130 = 48 000 + 78 000 = 126 000 кг.
Мкр = Мкм + Мос (вес кровельных материалов + вес осадков)
Мкм = (а + 1) х (в + 1) х 15 = 21 х 31 х 15 = 9 765 кг.
Мос = (а + 1) х (в + 1) х 100 = 21 х 32 х 100 = 67 200 кг.
Мкр = 9 765 + 67 200 = 76 965 кг.
Теперь можно узнать общий вес дома:
Мд = Мст + Мпр + Мкр = 87 334.2 + 126 000 + 76 965 = 290 299,2 кг.
Используя значение массы всего дома, следует узнать, смогут ли винтовые сваи выдержать его массу.
Возьмем уровень сопротивления сухой глины из таблицы ниже. Он равен 25 000 кг/м2.
Сопротивление суглинистых грунтов
Вес бетона для свай постоянный – 2400 кг/м3.
Вес наших опор: 2.5 м. Диаметр: 0.5 м.
Измеряем площадь соприкосновения с грунтом:
3.14 х 0.05 = 0.157 м2. Переводим в объем и получаем 0.314 м3
Мопоры = 0.314 х 2400 = 753.6 кг
Будет установлена 1 опора на каждый метр длины (До х 1 = 125 опор)
М всех опор = 125 х 753.6 = 94 200 кг
Вес дома с основанием = 94 200 + 290 299,2 = 384 499.2
Площадь всех опор 125 х 0.314 = 39.25 м2, что позволяет выдерживать массу сооружения = 39.25 х 25 000 (сопротивление глины) = 981 250.
Из приведенного примера получается, что расчет нагрузки на основание дал понять о неверном выборе высоты погружения и диаметра свай. Основание способно выдерживать дом с массой в 2.5 раза больше. Чтобы найти оптимальные данные, нужно провести сбор нагрузки еще раз, предварительно уменьшив длину и диаметр свай.
Как видите, выполнить расчет нагрузки на фундамент и рассчитать соответствие запланированного основания достаточно просто, особенной если речь идет об использовании свайных элементов. Но такое основание лучше использовать только для возведения легких сооружений.
Расчет нагрузки для фундамента из винтовых свай обновлено: Февраль 26, 2018 автором: zoomfund
На стадии проектирования строительства жилого дома для правильного определения геометрических размеров фундамента в обязательном порядке выполняется сбор нагрузок, действующих на конструкции здания. От того, насколько точно будет выполнен расчет, зависит общая несущая способность дома или сооружения, его долговечность и прочность. По результатам расчетных данных подбирается площадь фундамента, его конфигурация, глубина расположения нижней отметки. Существуют нормативные строительные документы (СНиП), в которых четко описан принцип составления сбора нагрузок и их предельно допустимые значения.
Конструкция фундамента находится под влиянием постоянных и временных нагрузок, значение которых зависит от многих факторов: климатического района застройки, видов грунтов основания, строительных материалов для основных конструкций стен, крыши, перекрытий.
К постоянным видам нагрузок относятся:
При выполнении расчетов усилия от постоянного веса считаются самым серьезным видом нагрузки.
Конструкция здания может подвергаться периодическим временным нагрузкам, таким как:
Показатели временных нагрузок можно найти в ДБН В.1.2-2 2006 «Нагрузки и воздействия» в разделе 6 по таблице 6.2.
Для обеспечения надежности несущего основания необходимо грамотно и правильно произвести подсчет всех нагрузок от усилий и внешних факторов, влияющих на проектируемое здание.
Для успешного выполнения сбора нагрузок необходимо предусмотреть следующие параметры:
Все эти факторы служат исходными данными составления расчетной несущей способности ленточного фундамента.
Расчет несущей способности ленточного фундамента можно производить двумя способами. Первый способ с применением сложных формул и точных расчетных показателей используют архитекторы и конструкторы при составлении проектной документации на строительство дома. Второй способ — более простой и понятный, рассчитанный на широкий круг желающих для самостоятельного подбора площади фундаментов. Этот вид расчета основан на использование таблиц с усредненными коэффициентами видов постоянных и временных нагрузок.
При проведении расчетов по сбору нагрузок на фундамент рекомендуется найти суммарный вес элементов конструкции и определить глубину залегания подошвы ленточной конструкции. Чтобы вычислить необходимую глубину залегания низа ленточного фундамента необходимо определить глубину промерзания грунта и сделать структурный анализ почвы. Для каждого региона существует свой показатель промерзания почвы, выведенный на основе длительных наблюдений и многолетнего опыта.
В строительстве принято закладывать ленточный фундамент на отметке ниже точки промерзания грунта.
Чтобы легче было понимать принцип сбора исходных данных, рекомендуется обратить внимание на конкретный примерный расчет сбора нагрузок на несущую фундаментную конструкцию с помощью таблиц усредненных коэффициентов.
Например, требуется найти проектную отметку расположения подошвы фундамента жилого дома, расположенного в городе Курск.
Таблица помогает вычислить проектную глубину, на которой целесообразно размещать ленточный фундамент. Для выбранного участка строительства с глинистыми грунтами типа «супесь» искомое значение расположения нижней точки ленты фундамента равняет 3/4 табличного значения уровня промерзания грунтов.
Путем несложных арифметических вычислений определяется величина показателя:
120 см х 3/4 =120 см х 0,75 =90 см
Эта цифра показывает минимальную глубину заложения надежного фундамента, которая исключает риски деформации несущих конструкций из-за сезонных циклов замерзания и оттаивания почвы. По желанию застройщика, можно сделать и более заглубленный фундамент. Но и расчетной глубины, равной 90 см, будет вполне достаточно, чтобы получился прочный и надежный жилой дом.
Кровельная нагрузка от собственного веса равномерно распределяется на несущие стены дома. Например, если жилой дом оборудован стандартной классической двухскатной крышей, в этом случае она будет опираться на две боковые противоположные крайние стены. Для определения кровельной нагрузки такого вида кровли следует произвести необходимый расчет, который удобно представить в табличном виде:
Пример сбора кровельной нагрузки:
В зимнее время толщина снежного покрова может достигать максимального размера, который составляет 250–450 мм.
Вначале необходимо найти показатель снеговой нагрузки по табличным данным карты среднего снежного покрова.
Так как снег равномерно распределяется по всей площади крыши, то показатель снеговой нагрузки напрямую зависит от площади кровли.
В примерном расчете кровля 2-х скатная с уклоном в 45 градусов. Длину одного ската крыши с уклоном 45 градусов определяем по формуле:
Длина cката = (Длина кровли /количество скатов кровли): косинус 45 градусов.
Если подставить в расчет конкретные цифры примера, то получится следующие значения:
Длина cката = (10 м / 2): 0,525 = 9,52 м.
Теперь необходимо вычислить площадь кровли, которая зависит от длины ската, конька кровли и количества скатов крыши:
Площадь кровли = Длина cката х длина конька х количество скатов.
В нашем примере расчетная площадь кровли составляет:
S кровли=9, 52 метра х 10м х 2 =190, 4 м 2.
По справочной таблице 3 снеговой нагрузки находим средний коэффициент снеговой нагрузки для города Курск. Табличное значение составляет 126 кг/м 2.
Чтобы определить нагрузку от веса снега на ленточный фундамент необходимо знать площадь нагруженных стен фундамента: Р снега = (S кровли х коэффициент таблицы): S стен нагруженных фундаментов.
Крыша в нашем примере имеет два ската, значит, снеговую нагрузку воспринимают две стороны ленточного фундамента, длина которых составляет 10 м. Ширина ленточного фундамента 500 мм. Значит, площадь нагружаемых стен фундамента составляет:
(10м +10 м) : 0,5 м=10 м2.
Р снега = (190,4 м2 х126 кг/м2): 10 м2=2399 кг.
Для удобства и наглядности все расчетные показатели удобно свести в таблицу, в которой видна вся цепочка промежуточных расчетов:
Усилие в виде давления от веса перекрытий дома передается на несущие стены и фундамент, поэтому расчет этажных нагрузок находится в прямой зависимости от их суммарной площади.
В нашем примере, в жилом доме имеется два перекрытия – одно из деревянного массива, а второе монолитная железобетонная плита. По табличным данным 4 определяем искомые показатели и производим дальнейшие расчеты.
Нагрузка от перекрытия 1, выполненного из сборных железобетонных элементов:
Площадь перекрытия = 10 м х 10 м = 100 м.
По таблице 4 находится коэффициент веса железобетонных плит перекрытия, равный 500кг/м 2.
Вычисляем нагрузку от веса перекрытия: 100м2 х 500 кг/м 2=50000 кг.
Нагрузку от перекрытия 2 из деревянных конструкций определяем аналогичным путем: Площадь перекрытия=10 м х10 м=100м2.
Коэффициент веса деревянных конструкций по табличным данным равен 150 кг/м2. Расчетная нагрузка от деревянного перекрытия составляет: 100м2 ж150 кг/м 2 =150000 кг
Суммарный вес нагрузок от перекрытия составляет: 50000 кг +150000 кг=65000 кг
Площадь нагружаемых стен фундамента составляет 10м2 (расчет снеговой нагрузки).
Зная это значение, можно найти нагрузку от веса перекрытий на 1 м2 площади фундамента: 65000 кг: 10 м2=6500 кг
Суммарный вес перекрытий 6500 кг на 1 м 2.
Чтобы вычислить показатель от собственного веса стен дома необходимо знать их объем и общий вес, который зависит от вида применяемого материала для кладки стен. Составляется таблица, в которой легко и наглядно можно увидеть весь путь подсчета данных.
Для расчета нагрузки от собственного веса стен здания необходимо выполнить следующие вычисления. Вначале определяем площадь стен здания. В нашем примере длина каждой стены составляет 10 м, высота 3 м. Находим периметр стен: Р = (10+10+10+10) м х 3 м=120 м2.
Для дальнейших расчетов потребуется значение объема стен здания. При толщине наружных стен 0,4 м объем стен составит:
V= 120 м2 х 0,4 м=48 м3. В качестве материала для стен используется пустотелый кирпич. В таблице усредненных показателей находим значение веса кирпича, равный 1400 кг/м3.Используя значение этого коэффициента и объема стен можно найти общую стеновую нагрузку: 48 м3 х1400 кг/м3=67200 кг.
Ширина ленточного фундамента составляет 500 мм. Периметр стен фундамента составляет 40 м.
Площадь стен фундамента:40 м х0,5 м=20м2.
Определяем стеновую нагрузку на 1 м2 фундамента: 67200 кг: 20 м2=3360 кг.
Результаты вычислений заносим в таблицу:
Этот показатель учитывает собственный вес конструкции фундамента, который в виде равномерных нагрузок передается непосредственно на грунтовое основание. Для определения этого значения, необходимо знать объем фундамента и удельную плотность строительных материалов, из которых он изготовлен.
Для вычисления нагрузки от собственного веса ленточного фундамента используем значения предыдущих расчетов площади стен фундамента 20 м2 и отметки залегания фундамента 0,9 м. Определяем объем ленточного фундамента: 20 м2 х 0,9 м=18 м3.
По таблице усредненных показателей плотности материалов находим значение плотности фундамента из бетона на гранитном щебне, который равен 2300 кг/м3.Для определения нагрузки от собственного веса фундамента используем полученный объем стен фундамента и табличный коэффициент: 18 м2 х 2300 кг/м3 =41400 кг.
Чтобы узнать расчетную нагрузку на 1 м2 фундамента используется общая нагрузка от веса фундамента и площадь стен фундамента: 41400 кг: 20 м2=2079 кг/м2
Данные заносим в таблицу
Видеопример расчета фундамента:
После учета показателей нагрузок от расчетных усилий на ленточный фундамент, принимается окончательное решение по габаритам конструкции опорной части жилого дома. При этом важно не превышать предельно допустимую суммарную нагрузку, которую способен выдержать фундамент.
Перед началом расчета любой конструкции мы должны собрать все нагрузки на эту конструкцию. Давайте узнаем, какие бывают нагрузки для расчета гражданских зданий:
1.) Постоянные
(собственный вес конструкции и вес вышележащих конструкций, которые опираются на данную);
2.) Временные
;
- кратковременные
(снеговые нагрузки, ветровые нагрузки, гололедные нагрузки, вес людей);
- длительные
(вес временных перегородок, вес слоя воды);
3.) Особые
(сейсмические воздействия, взрывные воздействия, воздействия из-за деформации основания).
Теперь рассмотрим пару примеров. Например, у вас 2-ухэтажное кафе каркасного типа (ж/б колонны) в городе Минске и вам необходимо узнать какая нагрузка идет на колонну. Для начала мы должны определиться, какие нагрузки будут действовать на нашу колонну (рисунок 1
). В данном случае это будут – собственный вес колонны, собственный вес перекрытия/покрытия, снеговая нагрузка на покрытие, полезная нагрузка на 2-ой этаж и полезная нагрузка на 1-ый этаж. Далее мы должны найти площадь, на которую действуют нагрузки (грузовая площадь, рисунок 2
).
Рисунок 1 – Схема приложения нагрузок на колонну
Рисунок 2 – Грузовая площадь на колонну
Нормативное значение снеговой нагрузки в г. Минск – 1,2 кПа
. Грузовую площадь умножаем на наше нормативное значение и на коэффициент надежности по нагрузке и получаем – 6 м * 4 м * 1,2 кПа * 1,4=43,2 кН
. Т.е. только лишь от снега на нашу колонну давит 4,32 тонны!
Нормативное значение полезной нагрузки в обеденных залах (кафе) – 3 кПа
. Так же как и со снеговой нагрузкой, мы должны умножить грузовую площадь на значение нормативной нагрузки, на коэффициент безопасности по нагрузке и на два (потому что 2 этажа). Получаем – 6 м * 4 м * 3 кПа * 1,2 *2 этажа= 172,8 кН.
Нормативное значение собственного веса перекрытия будет зависеть от состава перекрытия. Пусть состав перекрытия 1-ого этажа, перекрытия 2-ого этажа и покрытия совпадают и нормативное значение нагрузки равно 2,5 кПа
. Его также умножаем на грузовую площадь, на коэффициент надежности по нагрузке и на три этажа. Имеем – 2,5 кПа*6 м*4 м*1,2*3 = 216 кН
.
Осталась только нагрузка от собственного веса колонны. Колонна у нас сечением 300х300 мм и высотой 7,2 м. При плотности железобетона 2500 кг/м3 масса колонны будет равна – 0,3 м*0,3 м* 7,2 м* 2500 кг/м3= 1620 кг
. Тогда расчетный вес колонны будет равен – 1620 кг * 9,81 * 1,2 = 19070 Н= 19,07 кН.
Если просуммировать все нагрузки, то получим максимальную возможную нагрузку на уровне низа колонны:
43,2 кН + 172,8 кН + 216 кН + 19,07 кН = 451,07 кН.
Таким же образом рассчитывается и, например, ригель. Грузовая площадь на ригель представлена на рисунке 3
.
Рисунок 3 - Грузовая площадь на ригель
