Расчет нагрузки на фундамент

Для того, чтобы правильно построить фундамент при индивидуальном жилищном строительстве прежде всего необходимо произвести расчет его характеристик.

Ключевыми параметрами, необходимыми для расчета фундаментного основания являются нагрузки, то есть то давление, которое ваше строение будет оказывать на фундамент и то давление, которое фундамент вместе со строением будут оказывать на грунт. При нахождении равновесного показателя площади фундаментного основания, его прочности вы можете быть уверены, что ваш фундамент не разрушится от веса строения и не погрузиться в землю.

Необходимые исходные данные для расчета нагрузки на фундамент

Для того, чтобы приступить к расчету фундамента, вам придется вычислить следующие исходные данные:

• определить климатические условия региона строительства.
• Выяснить характеристики почвы на участке и уровень подъема и расположения грунтовых вод.
• Совокупный вес строительных материалов, которые пойдут на строительство здания.
• Планировку сооружения, размеры всех его конструктивных элементов.

Приведем пример вычисления нагрузки на фундамент строящегося здания.

Предположим, что мы собираемся строить одноэтажный жилой дом. Размеры дома по его основанию будут составлять 10 на 8 метров. Стены дома будут выкладываться из сплошного кирпича и их толщина составит 40 сантиметров.

Над подвальным помещением будет расположено перекрытие из железобетонных плит, а между жилым помещением и чердаком перекрытие будет построено на основе стальных балок из дерева. Над домом будет двухскатная крыша, в качестве кровельного материала будет использована металлочерепица, угол уклона скатов крыши составит 25 градусов. Дом будет строиться в подмосковном регионе на влажном суглинистом грунте, имеющим коэффициент пористости «0.25». Предполагается, что ленточный фундамент дома будет строиться из бетонабез щебенки и его ширина будет совпадать с шириной кирпичной стены.

Глубину заложения фундамента устанавливаем исходя от климатических условий и типа грунта под домом. Для этого воспользуемся справочными таблицами.

Первая таблица покажет нам среднюю величину промерзания грунта в зависимости от места расположения дома. Она основана на многолетних климатических наблюдениях.

 В большинстве случаев глубина заложения фундамента должна находиться ниже линии промерзания грунта. Однако в зависимости от характеристики грунта глубина заложения фундамента может быть скорректирована. Для корректировки воспользуемся следующей таблицей.

Вычисляем глубину заложения фундамента для нашего дома. Исходя из региона строительства – Подмосковье – глубина промерзания составит 1,4 метра. Согласно второй таблице на суглинистой почве фундамент должен быть заглублен не выше, чем линия промерзания. Таким образом, расчетная величина залегания нашего фундамента составит 1,4 метра.

Рассчитываем вес кровли дома

Отметим, что кровля дома может опираться не на все его стены. Так, двускатная крыша опирается только на две противоположных несущих стены нашего строения, в отличии от четырехскатной, которая опирается на периметр стен. Таким образом расчетный вес крыши (стопила вместе с кровлей) будет распределяться на определенные стены дома.

Для вычисления веса кровли воспользуемся таблицей.

1. Площадь проекции крыши нашего дома будет совпадать с площадью его основания и составит 80 кв.м. (основание дома составляет 10 на 8 метров).
2. Двускатная крыша будет опираться на две длинных наружных стены дома. Таким образом давление крыши на фундамент будет передаваться только по двум стенам и составит 20 метров.
3. При ширине фундаментной ленты в 0,4 метра площадь, на которую будет оказываться давление крыши  составит 8 кв.м.
4. Кровля, изготовленная из металлочерепицы с уклоном в 25 градусов будет оказывать давление около 30 кг на один кв.м.
5. Таким образом суммарная нагрузка. Оказываемя крышей на нагруженную часть фундамента составляет 300 кг на кв.м.

Рассчитываем снеговую нагрузку

В зимнее время помимо собственно веса крыши – на фундамент будет оказывать давление и снег. В разных регионах нашей страны средняя величина зимнего среднего покрова варьируется в зависимости от климатических условий. Для уточнения снеговой нагрузки можно воспользоваться специальной картой, составленной на основе климатических наблюдений.

Чтобы выяснить нагрузку на фундамент от снега – умножаем предельную величину снежного покрова на площадь кровли и делим на площадь той части фундамента, на которую будет оказываться нагрузка.

Произведем примерный расчет:

1. С помощью геометрических формул вычисляем общую площадь кровли. Она составит 72 кв.м.
2. Для Подмосковья максимальная снеговая нагрузка составит 126 кг на один кв.м.. Умножаем этот показатель на площадь кровли и делим на площадь нагруженной части фундаментного основания. Полученная величина составляет 1134 кг на один кв.м.

Рассчитываем нагрузку от перекрытий

Перекрытия, также, как и крыша могут опираться на две противоположных стороны фундаментного основания. Наше перекрытие над подвалом изготавливается из железобетонных плит, которые будут опираться на две стороны.

Для вычисления веса перекрытия также воспользуемся таблицей.

Произведем примерный расчет

1. Площадь каждого из перекрытий в нашем доме составляет 80 кв.м. перекрытие подвала строится из железобетонных плит, а перекрытие чердака – из дерева на основе металлических балок.
2. Вес железобетонного перекрытия согласно таблице составит 40 тонн.
3. Вес деревянного перекрытия согласно таблице составит 16 тонн.
4. Общий вес перекрытий составит 56 тонн. Делим эту величину на нагруженную площадь фундаментного основания и получаем около 7000 кг на один кв.м.

Рассчитываем нагрузку от стен

Давление, которое будут оказывать стены на фундаментное основание рассчитывается как объем стен, умноженный на плотность использованного строительного материала и деленный на площадь нагружаемого основания.

Плотность различный строительных материалов также получаем из справочной таблицы.

Производим расчет.

1. Объем стен будет равен произведению высоты, ширины и толщины и составит 98 куб.м.
2. Умножаем объем стен на плотность кирпича и получаем общий вес в 172,8 тонны.
3. Этот вес будет опираться на площадь основания фундамента (его длину по периметру, умноженную на ширину бетонной ленты). Площадь опору составит 14,4 кв.м.
4. Итого нагрузка на фундаментное основание от стен составит около 12000 кг на один кв.м.

Рассчитываем давление фундаментного основания на грунт

Сам фундамент тоже имеет определенный вес, которым он будет давить на грунт. Его вес вычисляется как произведение объема на плотность использованного строительного материла. Плотность материалов, использованных для постройки фундаментов получаем в справочной таблице.

Производит расчет нагрузки.

1. Общий объем фундамента равен его площади в проекции, умноженной на высоту и составит 20,2 куб.м.
2. Таким образом масса фундамента с учетом использования при строительстве мелкозернистого бетона составит 36,4 тонны
3. Таким образом сам фундамент будет оказывать давление на грунт в размере 2525 кг на один кв.м.

Суммируем расчетные нагрузки

На заключительном этапе суммируем все нагрузки, при этом определяем максимальную нагрузку, которая будет приходиться у нас на те участки фундамента, на которые будет передаваться давление крыши.

Итого вес крыши с кровлей, возможного снега, масса перекрытий и кирпичных стен, и вес самого фундамента будут давить на грунт с силой 23000 кг на один кв.м.

Согласно таблицам, приведенным в стандарте СНиП 2.02.01—83 предельная нагрузка на влажный суглинистый грунт составит не более 25000 кг на один кв.м.

Таким образом мы вплотную приблизились к показателю предельной нагрузки. Для того, чтобы подстраховаться нам необходимо увеличить ширину основания фундаментной опоры примерно на 20 сантиметров.