На какое сочетание нагрузок производится расчет фундаментов?

Нагрузки, учитываемые при расчете оснований и фундаментов

Нагрузки от сооружения фундаментов передаются на основание. Однако они не в одинаковой степени воздействуют на различные грунты, поэтому важно возможное основное сочетание нагрузок, под действием которых развивается рассматриваемый вид перемещений основания, приводящий к деформации элементов конструкции.

При определении нагрузок на фундаменты и основания руководствуются СНиП 2.01.07–85 по нагрузкам и воздействиям (их рекомендации кратко излагаются ниже).

Постоянные нагрузки и воздействия прикладываются во время строительства и проявляются в течение всего периода эксплуатации (собственный вес конструкций, давление грунта и т.п.).

Временные нагрузки и воздействия прикладываются или возникают в отдельные периоды строительства или эксплуатации, они могут уменьшаться или полностью исчезать. Различают длительные, кратковременные и особые нагрузки и воздействия.

Длительными называют нагрузки, действующие продолжительное время (вес оборудования, нагрузка от складируемых материалов).

К кратковременным относятся нагрузки, действующие непродолжительное время (от транспорта, включая краны, веса людей, снега, ветра и т.п.).

Особые нагрузки возникают в исключительных случаях (сейсмические, аварийные, от просадки основания при его замачивании и т.п.).

Различают следующие сочетания нагрузок:

Основные, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных нагрузок или воздействий; из кратковременных учитывают те, которые способны вызвать рассматриваемый вид деформации (при учете двух и более кратковременных нагрузок их принимают с коэффициентом надежности по нагрузке ).

Особые, состоящие из постоянных, длительных, возможных кратковременных и одной из особых нагрузок и воздействий.

Различают нагрузки нормативные (максимальные типичные) и расчетные, получаемые путем умножения значения нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке , учитывающий возможное отклонение нагрузки от типичного значения.

Расчеты основания по деформациям ведут на основные сочетания расчетных нагрузок . Расчетную нагрузку от веса фундамента и грунта над его уступами вычисляют по их размерам. Сумму временных нагрузок, передаваемых перекрытиями многоэтажных, жилых и некоторых общественных зданий, принимают по СНиП 2.01.97- 85 с понижающим коэффициентом

,

где m – количество этажей.

Рис. 2.1. Расчетная схема к определению нагрузок

на фундаменты: а) – план; б) – разрез здания

Пример 2. Определить нагрузку (при расчете по деформации) на фундамент четырехэтажного административного здания (рис. 2.1), если перекрытия разрезной конструкции; известны постоянные нагрузки g₁ = 4кН/м 2 , g₂ = 5 кН/м 2 ; стены из бетонных блоков толщиной 0,4 м, кН/м 3 , проемность – 25% (коэффициент проемности К = 0,75); колонна железобетонная 0,4 ´ 0,4 м; временная нагрузка на междуэтажные перекрытия g_1вр 2,5 кН/м 3 и на покрытие g_2вр = 1 кН/м 2 .

Постоянные нормативные нагрузки, кН/м 2 :

Временные нормативные нагрузки, кН/м 2 :

Нагрузки и воздействия при расчете оснований и фундаментов

Основные положения и правила по определению и учету всех видов нагрузок и воздействий, а также их сочетаний определяются по СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия».

При проектировании оснований зданий и сооружений необходимо учитывать нагрузки, которые возникают при их строительстве и эксплуатации, а также при изготовлении, хранении и перевозке строительных конструкций.

Основными характеристиками нагрузок являются их нормативные значения, устанавливаемые СНиПом по нагрузкам и воздействиям. Расчетные величины действующих нагрузок определяются как произведение нормативных значений на коэффициенты надежности по нагрузке γ_f, которые должны соответствовать рассматриваемому предельному состоянию и учитывать возможные отклонения нагрузок в неблагоприятную сторону от нормативных значений.

При расчете оснований зданий и сооружений по первой группе предельных состояний коэффициент надежности принимается:

1. Для веса строительных конструкций — по табл. 1.1.

Таблица 1.1. Значения коэффициентов надежности для всех строительных конструкций

Конструкции сооружений и вид грунтов	Коэффициент надежности по нагрузке γf
Конструкции
Металлические	1,05
Бетонные (со средней плотностью свыше 1600 т/м 3 )	1,10
Железобетонные, каменные, армокаменные, деревянные, бетонные (со средней плотностью 1600 кг/м 3 и менее), изоляционные, выравнивающие и отделочные слои (плиты, материалы в рулонах, засыпки. стяжки и т.д.), выполняемые:
— в заводских условиях	1,2
— на строительной площадке	1,3
Грунты
— природные	1,1
— насыпные	1,15

1. При проверке конструкций на устойчивость положения против опрокидывания, а также в других случаях, когда уменьшение веса конструкций и грунтов может ухудшить условия работы конструкций, следует произвести расчет, принимая для всех конструкций или ее части коэффициент надежности по нагрузке γ_f=0,9.

2. При определении нагрузок от грунта следует учитывать нагрузки от складируемых материалов, оборудования и транспортных средств, передаваемые на грунт.

3. Для металлических конструкций, в которых усилия от собственного веса превышают 50 % общих усилий, следует принимать γ_f=11.

2. Коэффициенты надежности по нагрузке γ_f для веса оборудования принимают по табл. 1.2.

Таблица 1.2. Значения коэффициентов надежности

Наименование	Коэффициент надежности по нагрузке γf
Стационарное оборудование	1,05
Изоляция стационарного оборудования	1,20
Заполнители оборудования (в том числе резервуары и трубопроводы):
— жидкости	1,0
— суспензии, шлаки, сыпучие тела	1,1
— погрузчики и электрокары (с грузом)	1,2

3. Для равномерно распределенных нагрузок величина γ_f принимается: 1,3 — при полном нормативном значении до 2,0 кПа (200 кгс/м 2 ); 1,2 — при полном нормативном значении 2,0 кПа (200 кгс/м 2 ) и более.

4. В случае передачи крановых нагрузок γ_f=1,1.

5. Для снеговой нагрузки γ_f=1,4; если отношение нормативной величины равномерно распределенной нагрузки от веса покрытия к нормативной величине снегового покрова менее 0,8, значение коэффициента надежности следует принимать равным 1,6.

6. Для ветровой нагрузки γ_f=1,4.

7. Для температурных климатических воздействий γ_f=1,1.

При расчете оснований зданий и сооружений по второй группе предельных состояний (по деформациям) коэффициент надежности принимается равным единице.

Все нагрузки в зависимости от продолжительности их действия подразделяют на постоянные и временные.

К постоянным относятся нагрузки, которые при строительстве и в процессе эксплуатации зданий и сооружений действуют и проявляются постоянно. К ним относятся: вес частей зданий и сооружений, в том числе вес несущих и ограждающих конструкций; вес и давление грунтов; горное давление и др.

Временные нагрузки подразделяют на:

длительные — вес временных перегородок, стационарного оборудования (станков, аппаратов, моторов, емкостей, трубопроводов с арматурой, опорными частями и др.), давление газов, жидкостей и сыпучих тел в емкостях и трубопроводах, нагрузки на перекрытия от складируемых материалов, нагрузки от людей, животных на перекрытия, вертикальные нагрузки от мостовых и подвесных кранов и др.;

кратковременные — нагрузки от оборудования в пускоостановочном, переходном и испытательном режимах, веса людей и ремонтных материалов в зонах обслуживания и ремонта оборудования, нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования, снеговые нагрузки с полным нормативным значением, ветровые, гололедные нагрузки и др.;

особые — статические, взрывные воздействия, нагрузки, вызванные резкими нарушениями технологического процесса, временной неисправностью или поломкой оборудования, воздействия, вызванные деформациями основания с коренным изменением структуры грунта (при замачивании лессовых просадочных грунтов) или оседанием его в карстовых районах или районах горных выработок.

Расчет оснований зданий и сооружений по предельным состояниям первой и второй групп должен выполняться с учетом наиболее неблагоприятных сочетаний нагрузок.

В зависимости от учитываемого состава нагрузок различают следующие сочетания:

1. основные сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных и кратковременных;
2. особые сочетания нагрузок, состоящие из постоянных, длительных, кратковременных и одной из особых нагрузок.

Если учитываются сочетания, включающие постоянные и не менее двух кратковременных нагрузок, расчетные значения временных нагрузок необходимо умножать на коэффициенты сочетаний: а) в основных сочетаниях для длительных нагрузок ψ₁=0,95, для кратковременных ψ₂=0,9; б) в особых сочетаниях для длительных нагрузок ψ₁=0,95, для кратковременных ψ₂=0,8.

Основания зданий и сооружений рассчитывают по деформациям на основное сочетание нагрузок, по несущей способности — на основное сочетание, а при наличии особых нагрузок — на основное и особое сочетание.
Нагрузки на перекрытия и снеговые нагрузки могут относиться как к длительным (при расчете по деформациям), так и к кратковременным (при расчете оснований по несущей способности).

Нормативные значения равномерно распределенных временных нагрузок на плиты перекрытий, лестницы и полы на грунтах приведены в СНиПе по нагрузкам и воздействиям.

При определении продольных усилий для расчета фундаментов, которые воспринимают нагрузки от двух перекрытий и более, полные значения нормативных нагрузок следует снижать умножением на коэффициент сочетания ψ_n:

1. Для квартир жилых зданий, общежитий и гостиниц, палат больниц и санаториев, служебных помещений, бытовых помещений промышленных предприятий:

2. Для читальных, обеденных, торговых залов, участков обслуживания и ремонта оборудования в производственных помещениях:

Рис. 1.4. Схема к сбору нагрузок на фундаменты

где А — грузовая площадь рассчитываемого элемента; А>А₁=9 м 2 к формуле (1.6):

А>А₂=36 м 2 к формуле (1.7);

п — общее число перекрытий, от которых рассчитываются нагрузки фундамента.

Пример 1.1. Определить нагрузку на фундаменты наружных стен здания с подвалом (рис. 1.4). Стены здания кирпичные, толщина наружных стен первого этажа 64 см, внутренних — 51 см; толщина стен остальных этажей: наружных — 51 см, внутренних — 38 см. Высота этажа 3,0 м. Междуэтажные и чердачные перекрытия из крупноразмерного железобетонного настила, кровля — плоская из железобетонных плит по строительным балкам с техническим чердаком.

Сбор нагрузок производят в такой последовательности. Определяют постоянные нормативные нагрузки от: веса покрытия (гидроизоляционный ковер, кровельный настил и балки) — 1,50 кПа; веса чердачного перекрытия с утеплителем — 3,8 кПа; веса междуэтажного перекрытия— 3,6 кПа; веса перегородок — 1,0 кПа; веса карниза — 2,0 кН; веса 1 м3 кирпичной кладки — 18 кН (1800 кг).

СНиПу устанавливают временные нормативные нагрузки: снеговая на 1 м 2 горизонтальной проекции — 1,5 кПа; временная на чердачное перекрытие — 0,7 кПа; временная на междуэтажное перекрытие — 2,0 кПа (200 кгс/м 2 ).
С учетом постоянных и временных нагрузок определяют нагрузки на фундамент наружной стены на уровне планировочной отметки грунта.

Предварительно выделяется грузовая площадь, которая в данном случае определяется следующими контурами; расстоянием между осями оконных проемов вдоль здания и половине расстояния в чистоте между стенами — поперек здания:

Эту грузовую площадь принимаем постоянной, пренебрегая ее уменьшением на первом этаже за счет увеличения ширины наружной и внутренних стен.

1. Вес покрытия 1,5*7=10,5 кН.

2. Вес чердачного перекрытия 3,8*7=26,6 кН.

3. Вес шести междуэтажных перекрытий 3,6*7*6=151,5 кН.

4. Все перегородок на шести этажах 1,0*7*6=41 кН.

5. Вес карниза и стены выше чердачного перекрытия (2,0+6,0*0,51*1,8)*2,53=19,8 кН.

6. Вес цоколя и стены первого этажа за вычетом веса оконных проемов на длине 2,53 м:

7. Вес стены со второго этажа и выше за вычетом веса оконных проемов на длине 2,53 м:

Итого постоянная нагрузка составила 596,4 кН.

1. Снеговая 1,5*7=10,5 кН.

2. На чердачное перекрытие 0,7*7=4,9 кН.

3. На шесть междуэтажных перекрытий с учетом снижающего коэффициента 0,7:

При этом коэффициент сочетания ψ_n1=0,7 определялся по формуле (1.6).

Итого временная нагрузка на 2,53 м длины стены составила 74,2 кН. Тогда нормативная нагрузка на 1 м наружной стены будет равна

Аналогично можно определить нагрузку на фундамент на уровне планировки земли под внутреннюю стену здания.

Сбор нагрузок на фундамент. Как рассчитать, примеры

Статья рассказывает, как выполнить сбор нагрузок на фундамент, а также содержит примеры, как рассчитать нагрузки от каркасно-щитового дома с мансардой с размерами в плане 6х9 м.

Содержание статьи:

1. Классификация воздействий на фундамент

Нагрузки на основание бывают постоянные P_d и временные (длительные P_l, кратковременные P_t, особые P_s).

Таблица 1 — Классификация нагрузок

вес частей сооружений, в том числе несущих и ограждающих строительных конструкций.

вес временных перегородок, подливок и подбетонок под оборудование, вес стационарного оборудования, заполняющих его жидкостей, твердых тел и др.

воздействия от людей (животных, оборудования) на перекрытия, от подвижного подъемно-транспортного оборудования, от транспортных средств и климатические (снеговая, ветровая и т.д.).

сейсмическое, взрывное воздействие, воздействие от столкновения транспортных средств с частями сооружения, воздействия, обусловленные пожаром или деформациями основания, сопровождающимися коренным изменением структуры грунта.

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.

2. Постоянные нагрузки. Как рассчитать вес частей сооружения?

Чтобы посчитать вес строения, нужно знать только удельный вес материалов и их объемы. Такие данные с легкостью могут предоставить поставщики строительных материалов.

При выполнении расчетов можно также использовать усредненные значения удельного веса конструкций. Для удобства они приведены в таблице 2.

Таблица 2 — Справочные данные с усредненными значениями удельного веса конструкций дома: стен, перекрытий, кровли.

Удельный вес 1 м 2 стены

Каркасные стены толщиной 200 мм с утеплителем

Стены из бревен и бруса

Кирпичные стены толщиной 150 мм

Железобетон толщиной 150 мм

Удельный вес 1 м 2 перекрытий

Чердачное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м 3

Чердачное по деревянным балкам с утеплителем плотностью до 500 кг/м 3

Цокольное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м 3

Цокольное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 500 кг/м 3

Удельный вес 1 м 2 кровли

Кровля из листовой стали

Кровля из шифера

Кровля из гончарное черепицы

Согласно п. 4.2. СП 20.13330.2011 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 20.13330.2011

Конструкции сооружений и вид грунтов

Коэффициент надежности, γ_f

Бетонные (со средней плотностью свыше 1600 кг/м), железобетонные, каменные, армокаменные, деревянные

Бетонные (со средней плотностью 1600 кг/м, изоляционные, выравнивающие и отделочные слои (плиты, материалы в рулонах, засыпки, стяжки и т.п.), выполняемые:

в заводских условиях

на строительной площадке

В природном залегании

На строительной площадке

Выполним расчеты на примере каркасно-щитового дома с мансардой с размерами в плане 6х9 м:

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 70 кг/м 2 = 14 805 кг = 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 = 3 680 кг = 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.

Строй-справка.ру

Отопление, водоснабжение, канализация

Нагрузки, на которые производится расчет оснований и фундаментов зданий и сооружений, необходимо устанавливать, исходя из результатов расчета, учитывающего совместную работу сооружения и основания. Нагрузки на основания можно определить и без учета их перераспределения несущими конструкциями здания в следующих случаях: при возведении зданий и сооружений, относящихся к III классу долговечности; при расчете общей устойчивости грунтового массива совместно с возводимым зданием; при определении средних значений деформаций основания, если расчет деформаций выполняется в стадии привязки типового проекта к местным грунтовым условиям района строительства.

Нагрузки, учитываемые при расчетах оснований и фундаментов, подразделяют на постоянные, временные длительно действующие, кратковременные и особые.
Постоянные нагрузки действуют в течение всего времени эксплуатации, а временные — в отдельные периоды и могут иногда полностью прекращать свое действие.

К постоянным нагрузкам относят собственный вес конструкций и их элементов, а также вес и давление грунтов. Постоянные нагрузки определяют по проектным данным на основании геометрических размеров и удельного веса материалов, из которых они изготовлены. К временным длительно действующим нагрузкам относят вес временных перегородок, вес различного стационарного оборудования; давление газов и жидкостей, нагрузку от складируемых материалов, температурные технологические воздействия, воздействия неравномерных осадок основания без изменения структуры грунта, температурные климатические воздействия и воздействия от усадки и ползучести. К кратковременным нагрузкам относят вес людей, ремонтных материалов, нагрузки, образующиеся при изготовлении и возведении строительных конструкций, нагрузки от подвижного подъемно-транспортного оборудования, нагрузки на перекрытия жилых и общественных зданий, снеговые и ветровые нагрузки. Следует заметить, что при расчете оснований по несущей способности нагрузки на перекрытия и снеговая считаются кратковременными, а при расчете по деформациям — длительными. К особым нагрузкам относят сейсмические и взрывные воздействия, а также нагрузки, вызываемые резкими нарушениями технологического процесса в результате временной неисправности или поломки оборудования, и, наконец, воздействия от неравномерных осадок, сопровождающиеся изменениями структуры грунта. При расчетах оснований следует учитывать нагрузки от складируемого материала и оборудования, размещаемого около фундаментов в процессе строительства.

Различают два типа нагрузок — нормативные и расчетные. Нормативные определяют по нагрузкам и воздействиям согласно СНиПу. Расчетную нагрузку получают умножением нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке.

При проектировании по предельным состояниям экономичность и надежность, несущая способность и нормальная эксплуатация обеспечиваются расчетными коэффициентами, которые позволяют раздельно учесть особенности физико-механических свойств грунтов оснований, специфику действующих нагрузок, ответственность и особенности конструктивных схем зданий и сооружений.

Коэффициент надежности по нагрузке yf учитывает возможность случайного отклонения (в сторону увеличения) внешних нагрузок в реальных условиях от нагрузок, принятых в проекте.

Все конструкции, в том числе фундаменты, а также их основания всегда рассчитывают на наиболее неблагоприятные комбинации нагрузок, которые дают максимальные усилия. Эти комбинации нагрузок называют сочетаниями нагрузок, которые подразделяют на основные и особые.

Основное сочетание состоит из постоянных, временных и кратковременных нагрузок, особые сочетания дополнительно включают в себя и особые нагрузки.

При определении расчетных сочетаний вероятность одновременного действия нескольких, различных по своему характеру нагрузок учитывают с помощью коэффициента сочетаний.

Если основное сочетание включает в себя только одну временную нагрузку, значение последней учитывается без снижения, а при двух или более их умножают на коэффициент 0,95 (для длительных) и 2=0,9 (для кратковременных). При расчете на особые сочетания длительные нагрузки умножают на коэффициент ф1 — =0,95, кратковременные — на ^2=0,8, кроме случаев, специально оговоренных нормами; особая нагрузка при этом не снижается.

Расчет оснований по деформациям и несущей способности должен производиться на основное сочетание нагрузок, а при наличии особых нагрузок несущую способность основания должны проверять дополнительно и на особое сочетание. Причем полезная нагрузка на перекрытия и снеговая, которые по данным Строительных норм могут быть длительными и кратковременными, при расчете оснований по деформациям считаются длительными, а по несущей способности — кратковременными.

Приведенные сочетания нагрузок отвечают условиям работы конструкций, которые находятся в пределах упругой стадии работы, т. е. в условиях, когда снятие внешней нагрузки приводит к полному восстановлению деформаций, что дает возможность использовать принцип независимости действия сил.

Для грунтов оснований указанные сочетания нагрузок применимы только в случае однократного, синхронного (одновременного) приложения всех нагрузок, действующих впоследствии постоянно. Это положение не всегда выполняется, так как временные нагрузки имеют тенденцию к колебаниям в сторону уменьшения или увеличения в процессе эксплуатации, а постоянные изменяются в процессе возведения здания.

Так как осадки грунтов оснований протекают во времени и складываются из упругих (восстанавливающихся) и остаточных, то при наличии перерывов в загружении следует учитывать режим изменения нагрузки, определяя вклад предыдущего этапа нагружения в долю общей осадки, тем самым более полно отражая общую картину деформирования основания.

Определяя итоговую осадку, необходимо установить, какую долю общей осадки вызывает постоянная нагрузка, а какую — временная, а также выяснить соотношение между ними, т. е. какая нагрузка будет преобладающей. Выявляя последовательность приложения постоянных и временных нагрузок, а также длительность их действия, т. е. осуществляя дифференцированное назначение сочетания нагрузок с заранее заданным режимом изменения, можно более достоверно определять конечные значения осадок с учетом их неравномерности на различных этапах нагружения.

Коэффициенты надежности по грунту yg и материалу ут учитывают отклонение расчетных значений физико-механических характеристик грунтов или материалов, возможное в результате неоднородности или неточности определения в лабораторных или полевых условиях, случайных отклонениях при отборе проб или образцов. Методика определения коэффициента yg изложена в § 1.5.

Коэффициент надежности по назначению сооружения у„ учитывает степень долговечности и капитальности проектируемого здания или сооружения, недостаточное соответствие расчетных схем реальным условиям работы оснований, фундаментов и всего здания в целом, а также погрешность, вносимую самой теорией предельных состояний.

Коэффициент условий работы ус учитывает благоприятные или неблагоприятные условия работы оснований, фундаментов и всего здания в целом, а в некоторых случаях и отдельных слоев грунта, которые могут оказать влияние на переход основания в предельное состояние, и некоторые другие факторы, не отраженные в расчетах.

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.

Определение глубины заложения фундамента

Глубина заложения зависит от глубины промерзания и типа грунта. В таблице приведены справочные величины глубины промерзания грунта в различных регионах.

Таблица 1 – Справочные данные о глубине промерзания грунта

Глубина заложения фундамента в общем случае должна быть больше глубины промерзания, но есть исключения, обусловленные типом грунта, они указаны в таблице 2.

Таблица 2 – Зависимость глубины заложения фундамента от типа грунта

Глубина заложения фундамента необходима для последующего расчета нагрузки на почву и определения его размеров.

Определяем глубину промерзания грунта по таблице 1. Для Москвы она составляет 140 см. По таблице 2 находим тип почвы – суглинки. Глубина заложения должна быть не менее расчетной глубины промерзания. Исходя из этого глубина заложения фундамента для дома выбирается 1,4 метра.

Расчет нагрузки кровли

Нагрузка кровли распределяется между теми сторонами фундамента, на которые через стены опирается стропильная система. Для обычной двускатной крыши это обычно две противоположные стороны фундамента, для четырехскатной – все четыре стороны. Распределенная нагрузка кровли определяется по площади проекции крыши, отнесенной к площади нагруженных сторон фундамента, и умноженной на удельный вес материала.

Таблица 3 – Удельный вес разных видов кровли

1. Определяем площадь проекции кровли. Габариты дома – 10х8 метров, площадь проекции двускатной крыши равна площади дома: 10·8=80 м 2 .
2. Длина фундамента равна сумме двух длинных его сторон, так как двускатная крыша опирается на две длинные противоположные стороны. Поэтому длину нагруженного фундамента определяем как 10·2=20 м.
3. Площадь нагруженного кровлей фундамента толщиной 0,4 м: 20·0,4=8 м 2 .
4. Тип покрытия – металлочерепица, угол уклона – 25 градусов, значит расчетная нагрузка по таблице 3 равна 30 кг/м 2 .
5. Нагрузка кровли на фундамент равна 80/8·30 = 300 кг/м 2 .

Расчет снеговой нагрузки

Снеговая нагрузка передается на фундамент через кровлю и стены, поэтому нагружены оказываются те же стороны фундамента, что и при расчете крыши. Вычисляется площадь снежного покрова, равная площади крыши. Полученное значение делят на площадь нагруженных сторон фундамента и умножают на удельную снеговую нагрузку, определенную по карте.

1. Длина ската для крыши с уклоном в 25 градусов равна (8/2)/cos25° = 4,4 м.
2. Площадь крыши равна длине конька умноженной на длину ската (4,4·10)·2=88 м 2 .
3. Снеговая нагрузка для Подмосковья по карте равна 126 кг/м 2 . Умножаем ее на площадь крыши и делим на площадь нагруженной части фундамента 88·126/8=1386 кг/м 2 .

Расчет нагрузки перекрытий

Перекрытия, как и крыша, опираются обычно на две противоположные стороны фундамента, поэтому расчет ведется с учетом площади этих сторон. Площадь перекрытий равна площади здания. Для расчета нагрузки перекрытий нужно учитывать количество этажей и перекрытие подвала, то есть пол первого этажа.

Площадь каждого перекрытия умножают на удельный вес материала из таблицы 4 и делят на площадь нагруженной части фундамента.

Таблица 4 – Удельный вес перекрытий

1. Площадь перекрытий равна площади дома – 80 м 2 . В доме два перекрытия: одно из железобетона и одно – деревянное по стальным балкам.
2. Умножаем площадь железобетонного перекрытия на удельный вес из таблицы 4: 80·500=40000 кг.
3. Умножаем площадь деревянного перекрытия на удельный вес из таблицы 4: 80·200=16000 кг.
4. Суммируем их и находим нагрузку на 1 м 2 нагружаемой части фундамента: (40000+16000)/8=7000 кг/м 2 .

Расчет нагрузки стен

Нагрузка стен определяется как объем стен, умноженный на удельный вес из таблицы 5, полученный результат делят на длину всех сторон фундамента, умноженную на его толщину.

Таблица 5 – Удельный вес материалов стен

1. Площадь стен равна высоте здания, умноженной на периметр дома: 3·(10·2+8·2)=108 м 2 .
2. Объем стен – это площадь, умноженная на толщину, он равен 108·0,4=43,2 м 3 .
3. Находим вес стен, умножив объем на удельный вес материала из таблицы 5: 43,2·1800=77760 кг.
4. Площадь всех сторон фундамента равна периметру, умноженному на толщину: (10·2+8·2)·0,4=14,4 м 2 .
5. Удельная нагрузка стен на фундамент равна 77760/14,4=5400 кг.

Предварительный расчет нагрузки фундамента на грунт

Нагрузку фундамента на грунт расчитывают как произведение объема фундамента на удельную плотность материала, из которого он выполнен, разделенное на 1 м 2 площади его основания. Объем можно найти как произведение глубины заложения на толщину фундамента. Толщину фундамента принимают при предварительном расчете равной толщине стен.

Таблица 6 – Удельная плотность материалов фундамента

1. Площадь фундамента – 14,4 м 2 , глубина заложения – 1,4 м. Объем фундамента равен 14,4·1,4=20,2 м 3 .
2. Масса фундамента из мелкозернистого бетона равна: 20,2·1800=36360 кг.
3. Нагрузка на грунт: 36360/14,4=2525 кг/м 2 .

Расчет общей нагрузки на 1 м 2 грунта

Результаты предыдущих расчетов суммируются, при этом вычисляется максимальная нагрузка на фундамент, которая будет больше для тех его сторон, на которые опирается крыша.

Условное расчетное сопротивление грунта R определяют по таблицам СНиП 2.02.01—83 «Основания зданий и сооружений».

1. Суммируем вес крыши, снеговую нагрузку, вес перекрытий и стен, а также фундамента на грунт: 300+1386+7000+5400+2525=16 611 кг/м 2 =17 т/м 2 .
2. Определяем условное расчетное сопротивление грунта по таблицам СНиП 2.02.01—83. Для влажных суглинков с коэффициентом пористости 0,5 R составляет 2,5 кг/см 2 , или 25 т/м 2 .

Из расчета видно, что нагрузка на грунт находится в пределах допустимой.