0

Нагрузка на грунт

  Фундамент. Расчет нагрузки на грунт.

Многие пытаются рассчитывать конструкцию фундамента, взяв за основу характеристики грунтов. Я также пытался это сделать, да только тема эта по грунтам для меня оказалась чересчур обширная. Скальные, крупнообломочные, глинистые да песчаные… вобщем, достаточно только взглянуть на ГОСТ 25100-95 (Грунты. Классификация.), как осознаешь, что львиная доля всех этих знаний мне и не нужна вовсе. А где же из этого нагромождения информации то, что мне нужно?

И я опять пошел по пути упрощения. Не надо мне изучать грунты. Давай-ка я сначала определю, сколько будет весить моя конструкция, мой дом, который я намерен построить. А потом уже буду посмотреть, выдержит ли земля участка это строение, или он провалится в нее по крышу.

Вобщем, поехали. Сначала считаю вес фундамента. Беру за основу сплошной монолит, железобетон. Поскольку мне нужен цокольный этаж, то и фундамент у меня будет ленточный и никакой другой. Ведь лента фундамента — это часть стены цокольного этажа.

Короче, Высота фундамента пусть будет 1,5 метра. Ширина ленты — 0,3 м. Габариты дома — 9 х 9 метров. Башенок всяких, верандочек и фигурных крылечек не предусматриваю, я вообще противник всего этого, поскольку живу не в Африке. Потому и дом строго квадратный, чтобы уменьшить теплопотери. И что же получается? 9 * 4 * 0,3 * 1,5 = 16,2 кубометра.

К этому добавлю еще подошву шириной 0,5 м и высотой 0,1 м. 9 * 4 * 0,5 * 0,1 = 1,8 кубометра. И вот, в итоге 16,2 + 1,8 = 18 кубометров бетона. Беру удельный вес 2500 кг/м3 и множу на объем 18 м3. Получается 45000 кг. Внушительно, ничего не скажу.

А еще стены. Это примерно 20 рядов по 60 газобетонных блоков, каждый из которых весит 16 кг. 20 * 60 * 16 = 19200 кг. Нормально. Вес раствора для кладки и прочей аммуниции типа арматуры не считаю, ведь есть еще оконные проемы да дверные, которых не учитывал. Да и не диссертацию пишу, право.

Что дальше? Перекрытия, конечно. У меня они деревянные, а удельный вес сосны — 500 кг/м3. Не буду вдаваться в подробности, просто скажу, что каждое из двух перекрытий у меня весом около 3000 кг. Но есть одно НО: нижнее перекрытие опирается не только на стены, оно опирается и на пол цокольного этажа через перегородки в нем. А верхнее перекрытие опирается также на перегородки, стоящие на нижнем перекрытии. Так что я, пожалуй, возьму в расчет только половину веса перекрытий. Только 3000 кг.

А мебель и всю утварь, включая жильцов, вообще не буду учитывать. Веса немного, да и опора для всего — перекрытия. Гораздо больше будут значить крыша и снеговая нагрузка. По моим расчетам, опять же без подробностей здесь, стропильная система вкупе с обрешеткой, фронтонами и профнастилом весит до 3500 кг.

А вот снеговая нагрузка… При той крутизне скатов, что я запланировал, ее вообще-то и не должно быть, да и крышу ориентирую так, чтобы ветрами не наметало, а сдувало. Для того, чтобы выбрать нужную ориентацию, не одну крышу в округе проанализировал. Но все же, чем черт не шутит! Положу-ка я для расчетов еще и полуметровый слой снега на крышу.

Крыша приличная, площадь у нее около 150 квадратных метров, а полуметровый слой снега на ней будет весить… ух ты! 30 тонн! Ладно, принято. Считаем все вместе:
Фундамент: 45000 кг.
Стены: 19200 кг.
Перекрытия: 3000 кг.
Крыша: 3500 кг.
Снег: 30000 кг.
Итого? Итого получается 100700 кг. Это все увеличиваю еще в полтора раза для надежности и в качестве результата принимаю общий вес в 150 тонн.

Вот. Теперь самое интересное. Какая там у меня площадь подошвы фундамента? 9 * 4 * 0,5 = 18 м2, или 180000 см2. Теперь прикинем, какой вес давит на каждый квадратный сантиметр подошвы: 150000 / 180000 = 0,83 кг/см2.

А теперь еще интереснее. Посмотрим на таблицы, в которых указана допустимая нагрузка на разные грунты.

Расчетные сопротивления R0 крупнообломочных грунтов

Расчетные сопротивления R0 песчаных грунтов

Расчетные сопротивления R0 непросадочных глинистых грунтов

Расчетные сопротивления R0 просадочных глинистых грунтов природного сложения

Расчетные сопротивления R0 насыпных грунтов

И что в этих таблицах? А я вижу в этих таблицах, то мне абсолютно до фонаря, какой у меня грунт. Любой выдержит! Так на кой ляд, спрашивается, рыться в ГОСТах и справочниках, отмерять количество крупных фракций в моем песке и гравии, количество мелких фракций, взвешивать все это, чтобы определить, какой у меня грунт? Хотя, и так на взгляд понятно, что это песок со значительным количеством гравия. Какого значительного? Да не все ли равно!

Уже принято решение о строительстве дома и надо начинать практические действия – строить фундамент… Не торопитесь – посчитайте, это сильно сэкономит время, деньги, нервы.

Наша цель определить размер опорной площади фундамента и нагрузку на грунт через расчет нагрузки, которая будет действовать и на фундамент, и на грунт.

Профессионалы делают точные расчеты соответствующих нагрузок с помощью геологических изысканий и специальных программ. Сразу определимся, что, во-первых, наш расчет – приблизительный, но при самостоятельной постройке дома его будет вполне достаточно, а, во-вторых, нагрузка от дома распределена равномерно.

Суммарная нагрузка составит сумму следующих величин:

  • постоянной — вес самого дома и его содержимого (оборудование, мебель и т.д.);
  • переменной – давление ветра и снежного покрова.

Для расчета воспользуемся справочными данными по удельному весу:

Средний удельный вес стен толщиной 150 мм, кг/м2

Железобетон

300-350

Стены из бревен и бруса толщиной 140-180 мм

70-100

Из опилкобетона толщиной
350 мм

300-400

Из керамзитобетона толщиной 350 мм

400-500

Из шлакобетона толщиной 400 мм

500-600

Из пустотелого кирпича толщиной, мм:

380

510

640

500-600

650-750

800-900

Из полнотелого кирпича сплошной кладки толщиной, мм:

150

250

380

510

200-270

450-500

700-750

900-1000

Деревянные каркасно-панельные стены толщиной 150 мм
с утеплителем

30-50

Средний удельный вес перекрытий, кг/м2

Железобетонное

500

Плиты перекрытия пустотные

350

Цокольное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до
500 кг/м3

200-300

Цокольное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до
200 кг/м3

100-150

Чердачное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до
500 кг/м3

150-200

Чердачное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до
200 кг/м3

70-100

Средний удельный вес кровли, кг/м2

Кровля из шифера при уклоне 30о

40-50

Рубероидное покрытие (два слоя) при уклоне 10о

30-50

Кровля из гончарной черепицы при уклоне 45о

60-80

Кровля из листовой стали при уклоне 27о

20-30

Эксплуатационные нагрузки (инженерное оборудование,
мебель и т.п.), кг/м2

Для цокольного и межэтажного перекрытия

210

Для чердачного перекрытия

105

Нагрузка от снегового покрова, кг/м2

Для средней полосы России

100

Для Юга России

50

Для Севера России

190

Коэффициент влияния уклона крыши на снеговую
нагрузку

0-20о

1

20-30о

0,8

30-40о

0,6

40-500

0,4

50-60о

0,2

Пользуясь справочными данными, рассчитаем примерный вес двухэтажного дома 6 м х 10 м с двумя внутренними стенами 6 м и 10 м, высота этажа – 3 м.

1. Площадь стен:
1.1. периметр дома: 6 + 10 +6 +10 = 32 м;
1.2. площадь внешних стен: 32 * 3 (высота этаж) * 2 (количество этажей) = 192 м2;
1.3. длина внутренних стен: (10 + 6) * 2 = 32 м;
1.4. площадь внутренних стен: 32 * 3 = 96 м2;
2. Площадь цоколя: 6 * 10 = 60 м2;
3. Площадь межэтажного перекрытия: 6 * 10 = 60 м2;
4. Площадь чердачного перекрытия: 6 * 10 = 60 м2;
5. Площадь кровли (на 50 см выступает за пределы стен): 7 * 11 = 77 м2;
Определим расчет приблизительной нагрузки на фундамент (расчет приведен для домов из 2-х разных материалов):

Вариант первый:

Стены внешние: полнотелый кирпич толщиной 510 мм;
Стены внутренние: полнотелый кирпич толщиной 150 мм;
Цокольное перекрытие: железобетонное;
Межэтажное перекрытие: плиты перекрытия пустотные;
Чердачное перекрытие: по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 500 кг/м3
Кровля: из шифера при уклоне 30о
Местоположение: средняя полоса России .

Вариант второй:

Стены внешние: брус толщиной 180 мм;
Стены внутренние: брус толщиной 140 мм;
Цокольное перекрытие: по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 500 кг/м3;
Межэтажное перекрытие: по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м3;
Чердачное перекрытие: по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м3;
Кровля: Кровля из листовой стали при уклоне 27о
Местоположение: средняя полоса России

Тип дома

Вариант 1

Вариант 2

Вес стен, кг

192*1000 + 96*270 = 217 920

192*100 + 96*70 = 25 920

Вес цокольного перекрытия, кг

60*500=30 000

60*300 =18 000

Вес межэтажного перекрытия, кг

60*350=21 000

60*100 = 6 000

Вес чердачного перекрытия, кг

60*200=12 000

60*100 = 6 000

Вес кровли, кг

77*50=3 850

77*30 = 2 310

Эксплуатационные нагрузки, кг

60*210 + 60*210 + 60*105=

31 500

60*210 + 60*210 + 60*105=

31 500

Снежный покров, кг

77*100*0,8=6 160

77*100*0,8 = 6 160

ИТОГО, кг

322 430

95 890

Расчет площади и веса фундамента

Помимо веса дома на грунт оказывает давление вес фундамента. Для расчета также возьмем справочные данные:

Удельный вес фундамента, кг/м3

Бутовый камень

1 600 — 1 800

Бутобетон, кирпич

1 880 — 2 200

Бетон, железобетон

2 200 – 2 500

При постройке дома в первом варианте, скорее всего потребуется закладывать ленточный фундамент заглубленный ниже глубины промерзания – определим её в размере 150 см. Так как фундамент должен выступать над уровнем земли, добавим еще 40 см, итого высота — 190 см. Длина фундамента (включая часть фундамента под внутренними стенами): 6+10+6+10+6+10 = 48 м.
При ширине фундамента 0,6 м его объем составляет: 48*1,9*0,6 = 54,72 м3
Для определения веса фундамента перемножим его объем на плотность бетона: 54,72*2500 = 136 800 кг.
Для определения опорной площади фундамента умножим его длину на ширину: 48*0,6 = 28,80 м2 или 288 000 см2.

При постройке во втором варианте, возможно использовать столбчатый фундамент. Допустим, что у нас столбик имеет диаметр 40 см, высоту 190 см, и закладывается на глубину 150 см.
В этом случае опорная площадь одного столбика: 202 *3,14 (константа ) = 1 256 см2.
Объем столбика равен произведению его площади на высоту: 1 256*190= 238 640 см3 или 0,24 м3.
Вес столбика – произведение его объема и плотности материала: 0,24*2500 = 596,60 кг.
Учитывая, что длина стен составляет 10+6+10+6+10+6 = 48 м, при частоте столбиков через 1 м, общее количество столбиков составит 48 шт.
Общий вес столбиков: 596,60*48 = 28 637 кг.
Общая опорная площадь: 1 256*48 = 60 288 см2.

Расчет нагрузки на грунт

Нагрузка на грунт рассчитывается по формуле: вес здания (включая фундамент) деленный на опорную площадь фундамента, получаем:

Тип дома

Вариант 1

Вариант 2

Вес дома, кг

322 430

95 890

Вес фундамента, кг

136 800

28 637

Общий вес здания, кг

459 230

124 527

Площадь опоры, см2

288 000

60 288

Нагрузка на грунт, кг/см2

1,59

2,07

После расчета нагрузки необходимо определить позволяет ли несущая способность грунта на строительном участке строить дом с полученными показателями нагрузки. Если потребуется снижение нагрузки – необходимо увеличить опорную площадь. В случае ленточного фундамента увеличиваем его ширину, в случае столбчатого фундамента нужно увеличить либо количество, либо диаметр столбиков (можно и то и другое). После изменения параметров фундамента делаем повторный расчет нагрузки.

Расчет нагрузки на фундамент

Расчет нагрузки на фундамент необходим для правильного выбора его геометрических размеров и площади подошвы фундамента. В конечном итоге, от правильного расчета фундамента зависит прочность и долговечность всего здания. Расчет сводится к определению нагрузки на квадратный метр грунта и сравнению его с допустимыми значениями.

Для расчета необходимо знать:

  • Регион, в котором строится здание;
  • Тип почвы и глубину залегания грунтовых вод;
  • Материал, из которого будут выполнены конструктивные элементы здания;
  • Планировку здания, этажность, тип кровли.

Исходя из требуемых данных, расчет фундамента или его окончательная проверка производится после проектирования строения.

Попробуем рассчитать нагрузку на фундамент для одноэтажного дома, выполненного из полнотелого кирпича сплошной кладки, с толщиной стен 40 см. Габариты дома – 10х8 метров. Перекрытие подвального помещения – железобетонные плиты, перекрытие 1 этажа – деревянное по стальным балкам. Крыша двускатная, покрытая металлочерепицей, с уклоном 25 градусов. Регион – Подмосковье, тип грунта – влажные суглинки с коэффициентом пористости 0,5. Фундамент выполняется из мелкозернистого бетона, толщина стенки фундамента для расчета равна толщине стены.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *