Розрахунок навантаження на фундамент. Приклад розрахунку навантажень на фундамент

Основою будь-яких великих будівельних робіт є укладання фундаменту. Від того, наскільки надійно це буде зроблено, залежить, який у зведеного будинку очікується експлуатаційний термін. Саме з цієї причини укладання фундаменту в будівництві вважається одним з найбільш важливих етапів.

Для того щоб підстава могло з легкістю витримати всі передбачувані навантаження, важливо не тільки стежити за технологією його укладання, але і попередньо розрахувати всі можливі дії на нього. Провести правильні обчислення з урахуванням усіх факторів, які можуть надати хоча б найменше вплив на фундамент, може тільки фахівець, у якого за плечима великий досвід роботи в даній сфері. Але будь-яка людина зможе зробити загальний попередній розрахунок навантаження на фундамент, тим самим зрозуміти, наскільки він буде міцним, і виключити зайві витрати.

Необхідні відомості

Перше питання полягає в тому, що ж необхідно знати для того, щоб правильно провести розрахунок навантаження на фундамент. Це наступне:

• загальна планування будівлі, висота, тобто кількість поверхів, матеріал, з якого буде виконуватися покрівля;
• тип ґрунту, глибина грунтових вод;
• матеріал, що використовується при виготовленні окремих елементів споруди;
• регіон будівництва;
• величина заглиблення фундаменту;
• глибина промерзання грунту;
• товщина того шару грунту, що піддається деформується навантажень.

Ці відомості потрібні для того, щоб врахувати дрібні показники для точності при розрахунках.

Навіщо потрібні обчислення

Що ж дає майбутньому забудовнику розрахунок навантаження на фундамент?

• Правильні величини дозволять знайти найбільш підходяще і надійне місце, де можна звести будівлю.
• Якщо обчислити все правильно, тоді можна з легкістю запобігти можливу деформацію стін або самого фундаменту, а за ним і будови.
• Розрахунок допоможе не допустити просідання грунту (швидкого руйнування всієї споруди).
• Можна буде зрозуміти, скільки необхідно закупити матеріалів для того, щоб справити будівельні роботи. Це в значній мірі зменшить загальні витрати.

  

Якщо розрахунки зробити неправильно або не призвести зовсім, то можливі такі деформації будівлі і фундаменту, як перекіс, вигин, просадка, вигин, крен, зрушення або горизонтальне зміщення.

Основні види навантаження

Перед тим як починати розрахунок навантажень, важливо дізнатися, що є три основні категорії, які можуть становити це навантаження:

1. Статистична величина. До даної категорії відноситься вага самої конструкції і кожного окремого елемента будинку.
2. Другий тип - це впливи, викликані погодними умовами. Вітер, дощ та інші опади теж повинні брати участь у розрахунку.
3. Предмети, які перебуватимуть вже всередині будинку, теж надають певний тиск, тому розрахунок навантаження на фундамент обов`язково повинен включати ці показники.

Тип підстави залежить від виду грунту, на якій воно зводиться. Тому важливим є і розрахунок навантаження на грунт. Фундамент також чинить тиск і характеризується такими показниками, як загальна площа опори і глибина її залягання.

Формула розрахунку для навантаження на грунт

Для визначення необхідного значення, використовується наступна основна формула:

Н = Нф + Нд + Нс + Нв,

де Н - початкове значення, тобто загальне навантаження на грунт, Нф - величина, що позначає навантаження від фундаменту, Нд - це навантаження будинку, тобто навантаження від будови, Нс - сезонна навантаження від снігу, Нв - навантаження від вітру.

Нд для всіх видів фундаменту розраховується однаково. Нф обчислюється по-різному в залежності від типу фундаменту.

Навантаження стрічкового і монолітного підстави

Показник навантаження підстави на грунт допоможе визначити оптимальний розмір площі фундаменту і оцінити навантаження, дозволену для нього. Для цього розрахунку конструктивно підходить стрічковий фундамент. Розрахунок навантаження здійснюється за наступною формулою:

Нфлм = V - Q,

де V - це загальний обсяг фундаменту, який був отриманий перемножуванням висоти, довжини і ширини підстави (стрічкового або монолітного) - Q - питома вага (щільність) матеріалу, який був використаний при будівництві основи. Це значення розраховувати не доведеться, в таблицях довідників можна знайти всі необхідні показники.

Далі показник Нф ділиться на площу підстави (S) і виходить значення питомого навантаження (Ну), яка повинна бути менше, ніж довідково-допустиме значення опору грунту (Сг):

Ну = Нфлм / S le- Сг.

Щоб уникнути впливу похибок розрахунків дане відхилення повинно перевищувати 25%. Якщо отримана величина перевищує довідкову, ширину основи краще збільшити, інакше вона почне тріскатися і просідати.

Розрахунок навантаження на плиту фундаменту в разі зведення монолітного підстави проводиться аналогічно. Варто тільки обов`язково врахувати деформаційні навантаження, напруга основи і крен. Для цього фундамент закладають зі збільшеним запасом від розрахункових величин.

Навантаження столбчатой основи

Розрахунок допоможе обчислити правильну кількість паль або підошов основи для безпечного будівництва.

Питома вага - це та величина, яка показує, яку максимальну розрахунковий тиск може витримати грунт, щоб при цьому не було просідання і зсувів. Питоме значення залежить від того, про яку грунті йдеться і в якій кліматичній зоні заплановано будівництво будинку. Однак при розрахунках часто беруть середній показник - 2 кг / см2.

Загальне навантаження, яку дає на грунт підошва столбчатой основи, складається з розподіленої маси будови і ваги самого стовпа. Тому розрахунок навантаження на стовпчастий фундамент буде виглядати наступним чином:

• Vc = Sc x Hc-
• Pc = Vc x q-
• Pfc = Pc х N-
• Sfc = Sc x N-

де Sc - опорна площа стовпа, Hc - висота, Vc - обсяг стовпа, Pc - вага стовпа, q - щільність матеріалу стовпа, N - загальна кількість стовпів, Pfc - загальна вага фундаменту, Sfc - загальна площа опори.

Навантаження пальового підстави

Використання даної формули для того, щоб провести розрахунок навантажень на фундамент палі, теж можливо, але її доведеться трохи модифікувати. А саме, коли вже буде отриманий результат по попередній формулі, його потрібно буде помножити на загальну кількість паль, потім додати вага пояса (у тому випадку, якщо даний пояс був застосований при будівництві). Для того щоб отримати шукану величину, потрібно помножити отримане значення на щільність (питома вага) тих матеріалів, які були використані при виробництві паль.

Коли відомі число гвинтових опор (N) і вага будови (P), то несе властивість однієї опори дорівнює відношенню P / N. Вибирати необхідно готові, найбільш підходящі палі, з певною несучою здатністю і тієї довжини, яка підходить під місцеві геологічні особливості.

Навантаження будинку на фундамент

Щоб зробити загальний розрахунок навантаження будинку на фундамент, слід підсумувати показники маси окремих частин будинку:

• Перекриттів і всіх стін.
• Дверей і вікон.
• Системи крокв і покрівлі.
• Опалювальних і вентиляційних труб, сантехніки.
• Всією декоративної обробки, паро- та гідроізоляції.
• Різних приладів, меблів та сходів.
• Всілякого кріплення.
• Людей, які одночасно проживають в будові.

Для цього знадобляться деякі показники з таблиць (питома вага в залежності від матеріалу, з якого виготовлена кожна частина), раніше вже обчислені фахівцями. Тепер цим можна просто скористатися. Для прикладу:

1. Для будівель з використанням каркаса, товщина яких становить не більше ніж 150 мм, показник навантаження становить 50 кг / м2.
2. Якщо мова йде про стінах, зроблених з газобетону, товщина якого має до 50 см, то - 600 кг / м2.
3. Стіни із залізобетону товщиною до 15 см надають навантаження в 350 кг / м2.
4. Перекриття, в підставі яких були використані конструкції на основі залізобетону, тиснуть з силою 500 кг / м2.
5. Перекриття з утепленням і балками з дерева - до 300 кг / м2.
6. Покрівля - в середньому до 50 кг / м2.
7. Якщо необхідна величина, яка показує тимчасове навантаження від снігу, то зазвичай беруть середнє значення в 190 кг / м2 - для північних районів, 50 кг / м2 - для південних, 100 кг / м2 - для середньої смуги, або її знаходять перемножением площі проекції даху на питому довідкову навантаження снігового покриву.
8. Якщо необхідно порахувати навантаження вітру, тоді стане в нагоді наступна формула:

Нв = П - (40 + 15 - Н),

де П - це загальна площа будови, а Н - загальна висота будинку.

Приклад розрахунку

Використання наведених вище розрахунків дозволить правильно визначити необхідні розміри фундаменту і убезпечити себе на довгі роки надійним будовою. А щоб було легше зрозуміти, як використовувати величини, слід подивитися приклад розрахунку навантажень на фундамент.

В якості даних для прикладу візьмемо одноповерховий будинок з газобетону, розташований в зоні, захищеної від снігу та вітру. Двосхилий дах з нахилом в 45%. Фундамент - монолітний стрічковий 6х3х0,5 м. Стіни: висота 3 м і товщина 40 см. Грунт - глина.

1. Навантаження покрівлі розраховується за навантаженні 1 м2 проекції, в цьому прикладі - 1,5 м. Питома вага з пункту 6 - 50 кг / м2 / Нк = 50 * 1,5 = 75 кг.
2. Навантаження стін визначається множенням висоти і товщини на питому довідкову навантаження з пункту 2: Нс = 600 * 3 * 0,4 = 720 кг.
3. Навантаження перекриттів знаходиться перемножением вантажної площі на величину з пункту 4: Нп = (6 * 3/6 * 2) * 500 = 750 кг. Вантажна площа визначається відношенням площі фундаменту до довжини тих його сторін, на які тиснуть лаги перекриття.
4. Навантаження від стрічкового підстави (Q для бетону і щебеню - 230 кг / м2): 6 * 3 * 0,4 * 230 = 1656 кг.
5. Навантаження на один метр основи: Але = 75 + 720 + 750 + 1656 = 3201 кг.
6. Довідкова величина навантаження для глини: Сг = 1,5 кг / см2. У прикладі відношення навантаження до площі основи одно: Ну = 3201/1800 = 1,8 кг / см2, де 6х3 = 18 м2 = 1 800 см2.

З прикладу видно, що для таких вихідних даних розмір обраного фундаменту недостатній, оскільки значення розрахункове більше припустимого довідкового і не гарантує надійності споруди. Потрібна величина визначається поетапним підбором.

При плануванні будівництва розрахунки та їх аналіз проводити потрібно обов`язково, інакше наслідки застосування неправильних значень можуть бути плачевними.