Как происходит расчет нагрузки на фундамент

Как рассчитать, сколько арматуры пойдет на фундамент

Данные для вычисления характеристик ленты

Примеры расчета оперируют такими данными, как:

Пример расчета бетона на ленточный фундамент.

  • проект здания;
  • снеговая нагрузка;
  • отметка промерзания почвы;
  • уровень грунтовых вод;
  • характеристики грунта.

Ленточный фундамент рассчитывается в четыре этапа:

  • вычисление общей нагрузки на основание: масса конструкций коттеджа, эксплуатационные нагрузки (пользователи, мебель, интерьер), снеговая, ветровая нагрузка;
  • определение удельного давления подошвы основания на почву;
  • вычисление геометрических размеров ленты;
  • корректировка геометрии по результатам предыдущих расчетов.

Пример расчета коттеджа класса эконом оперирует такими конструктивными элементами, как:

  • фундамент;
  • цоколь;
  • перекрытие нулевого уровня;
  • коробка дома;
  • перегородки;
  • облицовки, кровля;
  • лестницы (наружные, внутренние);
  • тепло-, паро-, шумо- и гидроизоляция;
  • прочие конструкции (печь, камин, климатическое оборудование, отопительные котлы, коммуникации)

Ленточный фундамент виды и формы.

На этом этапе расчета ленточного фундамента потребуются чертежи (либо эскизы) с точными размерами. По ним высчитывается объем используемых конструкционных материалов. Для облегчения проектирования в сети существуют бесплатные сервисы для подсчета объемов бетона, количества кирпича, пиломатериала. После получения значений объемов конструкций цифры умножаются на плотность материалов, из которых они изготовлены. Полученный вес фундамента, перегородок, стен, перекрытий, кровли умножается на коэффициенты надежности, различные для отдельных конструкционных материалов:

  • металл – 1,05;
  • дерево, камень, железобетон, бетон – 1,1;
  • заводские ж/б конструкции – 1,2;
  • железобетон, залитый в пятне застройки – 1,3;
  • грунт – 1,1;
  • легкие материалы – 1,3.

Плотность материалов берется из таблиц справочников либо СНиП. Например, бетоны, в зависимости от наполнителя, могут существенно отличаться этой характеристикой (от 1,8 до 2,5 т в кубе объема). Параметры ленты задаются исходя из характеристик грунта, ширины стеновых материалов.

Общие сведения

Расчет фундаментной арматуры

Для процесса армирования применяют гладкий и рифленый стальной прокат класса А500 или А400 – для рабочих стержней, А240 для элементов конструкции. Расчет требуется произвести по нормативам СНиП 52-01-2003 и актуализированным правилам СП с учетом всех типов нагрузок, которые воздействуют на фундамент, а также виды оснований. Армирование производят плоскими или пространственными каркасами из поперечных, продольных и даже соединительных стержней.  Вторые могут воспринимать нагрузку на растяжение по верхней поверхности, а также по подошве, вторые распределяют ее между вертикальными и горизонтальными элементами. Для устойчивости при изготовлении и установке применяют связки конструкции.

Основы расчетов для ленточного основания

Самым популярным видом основания в индивидуальном строительстве является монолитный ленточный. Он несложный в выстраивании, достаточно прочный и имеет необходимую степень жесткости. Его обустраивают в виде мелкоуглубленной или даже заглубленной конструкции. Особое значение для арматурного расчета на фундамент имеет глубина закладывания, действующие нагрузки и ширина рабочего сечения фундамента.

Как определить глубину закладывания

Подошвенную отметку выбирают в зависимости от типа грунта:

  1. При пылеватых, глинистых и мелкопесчаных грунтах фундамент требуется опирать на непромерзающий слой ниже, чем уровень грунтовых вод.
  2. При слабопучинистых и непучинистых грунтах подошвенная отметка не должна быть ниже, чем 50 см от верха имеющегося земельного уровня.
  3. Если есть подвал, то ленточное основание требуется углубить на 50 см ниже уровня пола, а столбчатое на 1.5 метра.

Разновидность грунта, положение УГВ и наличие слабых линз плывунов определяют посредством бурения или выкапывания шурфов. Глубина промерзания земли в разных регионах указана по СНиПу «Строительная климатология».

Сбор нагрузок

На данном этапе расчетов требуется просуммировать все разные нагрузки, действующие на основание:

  • Нормативную нагрузку от снега.
  • Воздействие от людей, предметов мебели, сантехнического оборудования, перегородок, которые есть внутри здания.
  • Вес стен, крыши, плит перекрытия, пола и отделочных материалов.
  • Собственный вес.

Вся информация будет содержаться в таблицах от СНиП «Нагрузки и воздействия». Общую величину распределяют на погонные метры в ленточном основании, на число опор – в свайных или даже столбчатых.

Ширина подошвы

Рассчитать арматуру на фундамент очень важно. Ширина подошвы является величиной, которая помогает производить расчет арматуры на ленточное основание. При массивных кирпичных стенах применяют Т-образные ленты, свесы которых благодаря огромной площади опоры уменьшают грунтовое давление. Более легкие пенобетонные и каркасные строение выстраивают на основаниях с сечением прямоугольного типа. При расчете подошвенного размера требуется учесть предельное давление на землю и нагрузку от строения на несущие типы участков балок фундамента. В малоэтажном строительстве обычно применяют конструкции с шириной от 0.2 до 0.4 метров.

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.

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

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 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

Читайте также:  Защита от воды мелкозаглубленного фундамента

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.

Пример подсчёта потребности в сваях

Для примера расчёта возьмём одноэтажный дачный дом:

  • с крышей из металлочерепицы;
  • стены бревенчатые;
  • перекрытия деревянные;
  • размер 6 Х 6 м;
  • без фундаментальной печи;
  • высота стен 2,4 м.

Расчет:

  • вес стен из бревна: 2,4 (высота) Х  24 (периметр) Х 600 =  34560;
  • вес перекрытий: 36 (площадь) Х2 Х 100 = 7200;
  • вес крыши: 54 (площадь) * 20 = 1080;
  • полезная нагрузка: 100 Х 36 = 3600.

Сборный вес дома: 34560+7200+1080+3600=46440 кг.

Снеговую нагрузку определяем для севера нашей страны по номинальной массе снежного покрова 190 кг\м2. Отсюда расчет равен: 6х6х190=6840 кг.

Итоговый сборный вес: (46440+6840) Х 1,2 (запас) = 63936 кг.

Выбираем сваю самого популярного размера 89*300мм при её погружении на 2,5 м с несущей способностью 3,6 т, а сводный вес также переводим в тонны. 63,9 : 3,6 = 17,75 шт. — понадобится 18 штук  винтовых свай.

Далее сваи распределяются по свайному полю с учётом первоочередной установки в углах, примыканиях и пересечениях. Количество буронабивных свай будет соответствовать расчёту количества свай винтовых при соблюдении аналогичных параметров.

Для расчёта нагрузок, подбора оптимальных параметров свай и их количества, а также расчёта ростверка, разработаны специальные компьютерные программы, например, StatPile и GeoPile, облегчающие и упрощающие задачу по устройству фундаментов.

Расчет нагрузки на грунт

Как рассчитать ленточный фундамент на нагрузку, создаваемую сооружением на почву? Сделать это несложно: нужно разделить полную массу сооружения (вес дома, наполнения постройки, снеговую нагрузку) на площадь основания в см2.

Чтобы найти площадь опорной конструкции нужно ее длину умножить на ширину.

Полученные данные сравниваем с удельным сопротивлением грунта R0 кг/см², на котором планируется возведение постройки.

Тип грунта Сопротивление грунта (R0 кг/см²)
Глинистая почва 4.5
Глинистая почва с гравием 4.0
Почва с песком крупной фракции 6.0
Грунт с песком средней фракции 5.0
Почва с речным песком мелкой фракции 4.0
Суглинистые почвы 3,5
Глина 6.0
Насыпной утрамбованный грунт 1.5

Пример расчета фундамента по несущей способности

Допустим, что полная масса сооружения (стены, крыша, фундамент, наполнение) с учетом снеговой и ветровой нагрузки составляет 400 тыс. кг. Площадь основания составляет 100 тыс. см2 (длина ленты 4 тыс. см; ширина – 25 см.) Для получения данных об удельной нагрузке строения на см2 грунта нужно разделить полную массу дома на площадь основания. 400000 кг/100000 см2 =4.

Определяем по таблице тип грунта, на котором предполагается строительство, для получения данных о его несущей способности. Далее все просто: сравниваем расчетный показатель и несущую способность грунта. Необходимо, чтобы было выполнено условие: P≤ Ro где Р – полная масса сооружения, Ro – удельное сопротивление почвы.  Если данные в таблице больше или равны расчетным, то необходимости вносить корректировки нет.

Читайте также:  Как оштукатурить фундамент дома своими руками?

Если условие не выполнено, то для корректировки ширина подошвы увеличивается на 10 см и расчеты массогабаритных показателей фундамента повторяются. Так делается до того момента, пока условие P≤ Ro не будет выполнено.

Советы

Расчет нагрузки на фундамент – не простое, но необходимое мероприятие. Поэтому нужно тщательно просчитывать все составляющие, проверять все значения. Однако кроме строительных материалов, перекрытий, стен и так далее, нагрузку будут оказывать все имеющиеся в доме предметы. Это и мебель, и всевозможная техника, и находящиеся в здании люди.

Высчитать все эти значения довольно проблематично, поэтому определяя полезную нагрузку здания считают, что на квадратный метр приходится 180 кг. Чтобы узнать, какая полезная нагрузка оказывается на все здание целиком, нужно общую площадь умножить на это значение.

Кроме того, каждая конструкция имеет такую характеристику, как коэффициент надежности. Для каждого материала он свой. Так, у металла это значение равно 1,05, железобетонные и армокаменные конструкции имеют коэффициент надежности 1,2 (если они изготовлены на заводе). Если же железобетон изготавливается прямо на строительной площадке, его коэффициент составляет 1,3.

Ознакомление с необходимыми документами, такими как СП «Нагрузки и воздействия», СНиП «Строительная климатология» (хоть последний и отменен), поможет максимально точно рассчитать нагрузку на фундамент и получить все нужные сведения.

Советы

Не стоит приступать к строительству, не выполнив расчеты. Это вопрос не просто благоразумного и ответственного отношения к работе, но и безопасности людей, которые будут впоследствии проживать в доме. Неправильное выполнение расчета нагрузки или вовсе отказ от их проведения может привести к деформации, разрушению и фундамента, и самого здания.

О системе расчета нагрузки на фундамент смотрите в следующем видео.

Для определения нагрузок составляют схемы грузовых площадей и подсчитывают полезную нагрузку и собственную массу конструкций на 1м 2 .В каркасных зданиях нагрузка с выделенных грузовых площадей на уровне каждого перекрытия передается на отдельные колонны, а с колонн – на фундамент. В зданиях с продольными и поперечными несущими стенами подсчитывают нагрузку, приходящуюся на 1 м длины несущей стены на уровне отметки верха фундамента.

Грузовая площадь для ленточного фундамента равна произведению половины расстояния в свету между несущими элементами в одном направлении и расстояния между осями оконных проемов в другом направлении. Для несущих стен без проемов берется любая длина по стене, где возможен более полный учет различных нагрузок (рисунок 2).

Грузовая площадь для фундамента под колонну определяется как произведение половины расстояния между несущими элементами в одном

направлении и половины расстояния между несущими "элементами в другом направлении (рисунок 3). В каркасных сооружениях при расчете оснований и фундаментов учитывают нагрузки от собственной массы ригелей и колонн.

а– с продольными несущими стенами

б– с поперечными несущими стенами

Советы

Рисунок 2 – Грузовые площади на ленточные фундаменты зданий

Рисунок 3 – Грузовые площади на фундаменты каркасных зданий

При расчете оснований и фундаментов учитывают также нагрузки от собственной массы фундаментов и давления грунтов.

Подсчет нормативных и расчетных нагрузок ведется обычно в табличной форме (таблица 6).

Расчет несущей способности фундамента дома

Сразу же после сдачи любого сооружения в эксплуатацию, происходит процесс медленного опускания фундамента за счет прикладываемых нагрузок. Фундамент всегда опускается на расчетную глубину, это значение всегда учитывается и закладывается при проведении расчетов. Большие, неравномерные осадки оснований влекут за собой деформацию конструкций с дальнейшим разрушением здания. Как правило причина кроется в неправильном расчете несущей способности фундаментов, а также из-за ошибок в расчетах допустимых нагрузок на грунты.