Расчет ленточного фундамента нагрузки: сбор нагрузок и определение ширины
Сбор нагрузок на фундамент: пример расчета, таблица
Схема ленточного фундаментаНа 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.
Содержание
- Разновидность нагрузок
- Постоянные нагрузки
- Временная нагрузка
- Учет необходимых параметров
- Расчет несущего основания
- Глубина залегания
- Определение нижней отметки
- Сбор нагрузок от кровельной конструкции
- Усилия от снежной нагрузки
- Нагрузки от веса этажного перекрытия
- Нагрузки от стен дома
- Сбор дополнительных усилий
Разновидность нагрузок
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.
Постоянные нагрузки
К постоянным видам нагрузок относятся:
- Собственный вес конструкций здания.
- Расчетные показатели давления грунтов на боковую поверхность ленточного фундамента.
- Давление от грунтовых вод.
При выполнении расчетов усилия от постоянного веса считаются самым серьезным видом нагрузки.
Временная нагрузка
Конструкция здания может подвергаться периодическим временным нагрузкам, таким как:
- Снеговая, показатель которой зависит от толщины снежного покрова в каждом конкретном регионе.
- Ветровая, определяемая по таблице усредненных показателей розы ветров в данной местности.
- Сейсмическая (для районов с повышенной сейсмичностью).
- От веса мебели в помещениях и перемещения людей.
Показатели временных нагрузок можно найти в ДБН В.1.2-2 2006 «Нагрузки и воздействия» в разделе 6 по таблице 6.2.
Учет необходимых параметров
Влияние грунтового основания на фундаментДля 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:
- Климатические условия места под застройку.
- Тип почвенных грунтов и их структурные особенности.
- Уровень горизонтальной линии грунтовых вод.
- Особенности конструкции здания, объема и вида материалов для строительства здания.
- Вид кровельной конструкции с материалами.
Все эти факторы служат исходными данными составления расчетной несущей способности ленточного фундамента.
Расчет несущего основания
Схема устройства ленточного фундаментаРасчет 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.
Глубина залегания
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.
Определение нижней отметки
Таблица 1. Глубина замерзания грунтов по регионам страныЧтобы 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 2. Уровень промерзания почвыТаблица 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.
Сбор нагрузок от кровельной конструкции
Расчетный коэффициент материала кровли для сбора кровельной нагрузкиКровельная нагрузка от собственного веса равномерно распределяется на несущие стены дома.
Пример сбора кровельной нагрузки:
№ | Наименование | Значение |
---|---|---|
1 | Длина стороны крыши | 10 м |
2 | Площадь кровли | 100 м2 |
3 | Материал покрытия | Черепица |
4 | Коэффициент из таблицы | 70 кг/м2 |
5 | Расчет кровельной нагрузки | 100м2 /10м х70 кг/м 2 =700 кг/м2 |
Суммарный вес от крыши на ленточный фундамент составит: 700 кг/м 2.
Усилия от снежной 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.
Таблица 3. Карта для определения показателя снеговой нагрузкиВ 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.
В нашем примере снеговая нагрузка на фундамент составляет:
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:
№ | Длина ската (уклон 45 град) | 9,52 м |
---|---|---|
1 | Площадь крыши | 190,4 м 2 |
2 | Снег, коэффициент для Курска | 126 кг/м 2 |
3 | Количество скатов | 2 |
4 | Площадь нагружаемых стен фундамента | 10м 2 |
5 | Снеговая нагрузка | 2399 кг |
Расчетная снеговая нагрузка на конструкцию ленточного фундамента составляет 2399 кг.
Нагрузки от веса этажного перекрытия
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.
Таблица 4. Усредненный вес перекрытияВ 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.
Нагрузки от стен дома
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.
Таблица 5. Усреднённый вес стен.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:
Сторона здания | 10 м | ||
---|---|---|---|
Периметр | 40 м | Коэффициент по таблице для кирпича | 1400 кг/м3 |
Высота стен | 3 м | Общий вес стен из кирпича | 67200 кг |
Площадь стен | 120 м2 | Площадь стен фундамента при ширине 500 мм | 20 м2 |
Объем стен при толщине стен 400 мм | 48 м2 | Расчетная нагрузка на 1 м2 фундамента | 3360 кг |
Сбор дополнительных усилий
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.
Таблица 6.Усредненный показатель плотности материалов
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
№ | Площадь фундамента | 20 м2 |
---|---|---|
1 | Отметка залегания низа фундамента | 0,9 м |
2 | Объем фундамента | 18 м3 |
3 | Коэффициент плотности бетона | 2300 кг/м3 |
4 | Общая нагрузка на грунт | 41300 кг |
5 | Расчетная нагрузка на 1 м2 фундамента | 2065 кг/м2 |
Общая суммарная нагрузка на грунт составит 2065 кг/кв. м.
Собираем нагрузки на ленточный фундамент дома
Сбор нагрузок разберем на примере. Для расчета ленточного фундамента понадобится собрать нагрузки ото всех конструкций — от крыши до стен.
В чем заключается сбор нагрузки? Начнем с того, что ширина подошвы фундамента непосредственно зависит от величины нагрузки от конструкций. Поэтому первый шаг — это анализ того, сколько типов фундаментных лент мы назначим.
В нашем примере мы рассмотрим двухэтажный дом без подвала с несущими стенами вдоль цифровых осей. На эти стены опираются сборные плиты перекрытия над первым этажом и монолитное перекрытие над вторым этажом, также на них опираются стропила деревянной кровли. Вдоль буквенных осей — самонесущие стены.
Каким образом собирается нагрузка? Если стена самонесущая, то считается просто вес одного погонного метра этой стены (окна и двери условно не учитываем). Если стена является несущей, и на нее опираются перекрытие, конструкции крыши или лестница, то к весу самой стены прибавляется еще и нагрузки от половины пролета перекрытия (крыши). Площадь, с которой собирается нагрузка называется грузовой площадью. Допустим, расстояние между двумя несущими стенами 4 метра. Нагрузку мы собираем на 1 погонный метр. Одна половина пролета придется на одну стену, вторая — на вторую. Значит, грузовая площадь для каждой стены от этого перекрытия равна 4*1/2 = 2 м2. Если на стену опирается перекрытие с двух сторон, то эти две грузовые площади нужно складывать.
На рисунке показана схема дома и грузовые площади для каждой стены.
Нагрузка на стены по оси «1» и «3» одинаковая, это будет первый тип фундамента. Нагрузка на стену по оси «2» значительно больше, чем на наружные стены (во-первых, в два раза больше нагрузка от перекрытий и крыши, во-вторых, сама стена по оси «2» выше), это будет второй тип фундамента. И третий тип — нагрузка от самонесущих стен по осям «А» и «Б».
После того, как определились с количеством типов фундаментов, определим нагрузки от конструкций.
1. Нагрузка на 1 м2 перекрытия над первым этажом.
Нагрузки |
Нормативная нагрузка, кг/м2 |
Коэффициент |
Расчетная нагрузка, кг/м2 |
Постоянная нагрузка: Плиты перекрытия сборные, круглопустотные — 300 кг/м2 Полы: звукоизолирующая стяжка толщиной 40 мм, 20 кг/м3 выравнивающая стяжка толщиной 15 мм, 1800 кг/м3 линолеум толщиной 2 мм, 1800 кг/м3
Итого: |
300
40*20/1000=0,8 15*1800/1000=27
2*1800/1000=3,6
332 |
1,1
1,3 1,3
1,3 |
300*1,1=330
0,8*1,3=1,04 27*1,3=35,1
3,6*1,3=4,7
371 |
Временная нагрузка для жилых помещений — 150 кг/м2 |
150 |
1,3 |
150*1,3=195 |
2. Нагрузка на 1 м2 перекрытия над вторым этажом.
Нагрузки |
Нормативная нагрузка, кг/м2 |
Коэффициент |
Расчетная нагрузка, кг/м2 |
Постоянная нагрузка: Перекрытие монолитное железобетонное, толщиной 140 мм, 2500 кг/м3 Полы: выравнивающая стяжка толщиной 15 мм, 1800 кг/м3
Итого: |
140*2500/1000=350
15*1800/1000=27
377 |
1,1
1,3
|
350*1,1=385
27*1,3=35
420 |
Временная нагрузка для чердака — 70 кг/м2 |
70 |
1,3 |
70*1,3=91 |
3. Нагрузка на 1 м2 крыши
Нагрузки |
Нормативная нагрузка, кг/м2 |
Коэффициент |
Расчетная нагрузка, кг/м2 |
Постоянная нагрузка: Обрешетка из сосновых досок, толщиной 50 мм, 600 кг/м3 Ондулин — 3,5 кг/м2 Стропильная нога сечением 5х14см, шаг стропил 1м, из соснового бруса 600 кг/м3
Итого: |
50*600/1000=30 3,5
5*14*600/(1*10000)=4,2
38 |
1,1 1,1
1,1
|
30*1,1=33 4,0
4,2*1,1=4,6
42 |
Временная нагрузка: Снеговая нагрузка (для 4 района, ДБН В. 1.2-2:2006, раздел 8) — 140 кг/м2, коэффициент «мю» = 1,25 |
140 |
1,25 |
140*1,25=175 |
4. Нагрузка от 1 м2 наружной стены.
Нагрузки |
Нормативная нагрузка, кг/м2 |
Коэффициент |
Расчетная нагрузка, кг/м2 |
Постоянная нагрузка: Стена из полнотелого кирпича на тяжелом растворе толщиной 380 мм, 1800 кг/м3 Утеплитель из пенополистирола толщиной 50 мм, 50 кг/м3 Штукатурка толщиной 40 мм — с двух сторон, 1700 кг/м3
Итого: |
380*1800/1000=684
50*50/1000=2,5 2*40*1700/1000=136
823 |
1,1
1,1 1,1
|
684*1,1=752
2,5*1,1=2,75 136*1,1=150
905 |
5. Нагрузка от 1 м2 внутренней стены.
Нагрузки |
Нормативная нагрузка, кг/м2 |
Коэффициент |
Расчетная нагрузка, кг/м2 |
Постоянная нагрузка: Стена из полнотелого кирпича на тяжелом растворе толщиной 380 мм, 1800 кг/м3 Штукатурка толщиной 40 мм — с двух сторон, 1700 кг/м3
Итого: |
380*1800/1000=684
2*40*1700/1000=136
820 |
1,1
1,1
|
684*1,1=752
136*1,1=150
902 |
Определим нагрузку на 1 погонный метр первого типа фундамента (по оси «1» и «3»).
Нагрузки |
Нормативная нагрузка, кг/м |
Расчетная нагрузка, кг/м |
Постоянная нагрузка: От веса стены высотой 7,4 м От перекрытия над первым этажом (пролетом в чистоте 3,4 м) От перекрытия над вторым этажом (пролетом в чистоте 3,4 м) От конструкции крыши (длина наклонного стропила 5 м)
Итого: |
823*7,4=6090 332*3,4/2 = 565
377*3,4/2 =641
38*5/2 =95
7391 |
905*7,4=6697 371*3,4/2=631
420*3,4/2=714
42*5/2=105
8147 |
Временная нагрузка: На перекрытие над первым этажом (пролетом в чистоте 3,4 м) На перекрытие над вторым этажом (пролетом в чистоте 3,4 м) Снеговая нагрузка (длина наклонного стропила 5 м) Итого: |
150*3,4/2 = 255
70*3,4/2 =119
140*5/2 =350
724 |
195*3,4/2=332
91*3,4/2=155
175*5/2=438
925 |
Определим нагрузку на 1 погонный метр второго типа фундамента (по оси «2»).
Нагрузки |
Нормативная нагрузка, кг/м |
Расчетная нагрузка, кг/м |
Постоянная нагрузка: От веса стены высотой 9,6 м От двух перекрытий над первым этажом (пролетом каждого в чистоте 3,4 м) От двух перекрытий над вторым этажом (пролетом каждого в чистоте 3,4 м) От конструкции крыши (длина каждого наклонного стропила 5 м)
Итого: |
820*9,6=7872 2*332*3,4/2 = 1130
2*377*3,4/2 =1282
2*38*5/2 =190
10474 |
902*9,6=8659 2*371*3,4/2=1262
2*420*3,4/2=1428
2*42*5/2=210
11559 |
Временная нагрузка: На два перекрытия над первым этажом (пролетом каждого в чистоте 3,4 м) На два перекрытия над вторым этажом (пролетом каждого в чистоте 3,4 м) Снеговая нагрузка на два стропила (длина наклонного стропила 5 м) Итого: |
2*150*3,4/2 = 510
2*70*3,4/2 =238
2*140*5/2 =700
1448 |
2*195*3,4/2=664
2*91*3,4/2=310
2*175*5/2=876
1850 |
Определим нагрузку на 1 погонный метр третьего типа фундамента (по оси «А» и «Б»).
Нагрузки |
Нормативная нагрузка, кг/м |
Расчетная нагрузка, кг/м |
Постоянная нагрузка: От веса стены высотой 9,6 м (высоту стены берем по максимуму)
|
823*9,6=7901
|
905*9,6=8688
|
Итак, нагрузки собраны, можно приступать к расчету ленточного фундамента.
Еще полезные статьи:
«Сбор нагрузок для расчета конструкций — основные принципы»
«Как определить нагрузку на крышу в вашем районе»
«Сбор нагрузок в каркасном доме»
«Сбор ветровых нагрузок в каркасном доме»
«Расчет кладки из газобетона на смятие под действием нагрузки от перекрытия.