Способы расчета нагрузки на фундамент
Исследование свойств грунтов и подготовка основания является важнейшим этапом строительства зданий и сооружений. В процессе проектирования конструкций выполняют расчет нагрузки на фундамент. От правильности и достоверности используемых величин зависит дальнейший ход проектирования строительного объекта.
Алгоритм ведения расчетов
Подсчет усилий выполняют специалисты сертифицированных институтов и строительных лабораторий. Сотрудники специализированных учреждений обладают всеми необходимыми знаниями и высоким уровнем подготовки. Оснащение исследовательских центров высококлассной техникой значительно упрощает процесс подсчета нагрузок.
Определение необходимых величин ведут с высокой точностью. Правильность вычислений влияет на прочность и надежность всех конструкций.
При возведении частных домов выполнение расчетов с высокой точностью не требуется. В этом случае используют упрощенный вариант подсчетов. В качестве технических инструментов применяют специальные компьютерные программы – строительные калькуляторы.
Подсчет усилий от конструктивных элементов ведут с помощью укрупненных показателей. Для корректировки вычислений под конкретные условия строительства применяют поправочные коэффициенты.
Какие воздействия испытывает фундамент и как их определить
В процессе эксплуатации сооружение испытывает следующие усилия:
- Статические (постоянные).
- Динамические (переменные).
Статические усилия оказываются весом элементов. Они не изменяются с течением времени. Подобное воздействие оказывают перекрытия и стены. Статические усилия используются в качестве определяющих при проведении вычислений.
При расчете фундамента используют вес крыши, внутренних и наружных стен дома, плит (балок) перекрытий, лестничных маршей, опорной части.
Динамические усилия являются переменной величиной. Включают в себя влияние людей, мебели и оборудования, атмосферных явлений и осадков.
Внимание! Воздействие ветра для условий малоэтажного строительства не учитывается.
Действие атмосферных осадков в виде снега является самой значительной разновидностью динамических усилий. Воздействие снега учитывают при подсчете усилий на основание.
Зачем нужны вычисления
Расчет нагрузки на фундамент необходим для решения следующих задач:
- выявления положительных и отрицательных качеств условий строительства;
- определение геометрических размеров и площади опирания;
- подбор оптимального количества строительных материалов;
- предотвращение деформаций основания в процессе эксплуатации сооружения;
- обеспечение прочности, надежности и долговечности конструкций;
- рациональное использование людских и технических ресурсов.
Целью подсчетов является определение усилий от здания на 1 м2 грунтового основания. Полученный результат сравнивают с допустимыми значениями.
Если расчетные данные меньше предельных значений, тогда проектирование объекта переходит в дальнейшую стадию. Превышение полученных значений над предельными цифрами требует принятия альтернативных решений.
Порядок вычисления нагрузки на фундамент
Исходными данными для решения задачи являются:
- район строительства объекта;
- характеристики грунта;
- уровень поверхностных, грунтовых вод;
- материал конструктивных элементов;
- планировка помещений;
- этажность здания;
- тип кровельного покрытия.
Порядок расчета
Определение глубины заложения фундамента. Глубина заложения опорной части сооружения зависит от местоположения объекта, характеристики грунта. Величина принимается по табличным данным. Соответствующие таблицы приведены в нормативных документах.
Определение усилий от кровельного покрытия. Нагрузка от кровли зависит от типа строения и материала элементов. Характер распределения воздействий зависит от формы крыши:
- в односкатных крышах усилия распределяются на одну (нижнюю) сторону;
- в двускатных крышах – на две противоположных стороны фундамента;
- при четырех и более скатах – на все стороны опорной части.
Определение снеговой нагрузки. Воздействие от снега зависит от годовой толщины снежного покрова. Величина определяется по нормативным данным. Площадь снежного покрова принимают равной площади проекции крыши на горизонтальную плоскость.
Подсчет нагрузки от перекрытий. Степень воздействия перекрытий зависит от этажности здания, материала плит (балок) перекрытий. Площадь всех перекрытий принимают равной площади всего строения. Характеристики материала принимают по таблицам.
Расчет нагрузки от стен. Усилия зависят от толщины стен, их положения и материала. Удельный вес материала принимают по таблицам.
Влияние опорной части строения на грунт. Усилие от фундамента зависит от его размеров и материала изготовления. Для предварительного подсчета толщину основания принимают равной толщине стен.
Подсчет суммарной нагрузки на 1 м2 грунта. Суммарные усилия определяют путем сложения результатов всех предыдущих вычислений.
Сравнение и анализ полученных результатов.
Пример выполнения вычислений с помощью калькулятора
Процесс расчета нагрузки на фундамент полностью автоматизирован. Для выполнения задачи используются компьютерные технологии. Компьютерные программы для расчета зданий называются калькуляторами.
Алгоритм автоматизированного подсчета указан в СНиП 2.01.07-85 от 01.01.1987 г. «Нагрузки и воздействия».
Исходные данные
В качестве примера для расчета фундамента используем следующие исходные данные:
- Здание 2-этажное кирпичное.
- Размеры строения в плане — 6*6 метров.
- Высота этажа – 3 м, высота помещения – 2,7 м.
- Толщина наружных стен – 510 мм.
- Толщина внутренней стены – 250 мм.
- Фундамент ленточный из монолитного железобетона.
- Ширина опоры – 600 мм, высота – 2000 мм.
- Толщина перекрытия из монолитного железобетона – 220 мм.
- Толщина цементно-песчаной стяжки по верху перекрытия – 30 мм.
- Кровля 4-скатная с уклоном 45°. Материал кровельного покрытия – металлочерепица.
- Суммарная длина всех межкомнатных перегородок из гипсокартона – 10 м. Толщина перегородок – 80 мм.
- Нагрузка от кровли – 120 кг/м2 кровли.
- Снеговой район строительства – ll.
Расчет
Последовательность и результаты расчета ленточного фундамента приведены в таблице.
| Порядок вычислений | Коэффициент надежности | Полученное значение, т |
| Определяем вес фундамента
Объем ленточной опоры 0,6*2*(6*4 +6) = 36 м3 Масса опорной части (железобетон – 2500 кг/м3) 36*2500=90 тонн |
1,3 | 117,0 |
| Определяем тяжесть наружных стен дома
Суммарная длина наружных ограждений 6*4=24 м Площадь наружных ограждений в пределах одного этажа 24*3=72 м2 Масса наружных ограждений (удельный вес полнотелого кирпича – 918 кг/м2) (72*2) *918≈133 тонны |
1,2 | 159,6 |
| Определяем тяжесть внутренних стен
Площадь внутренних ограждений 6*2*3= 36 м2 Масса внутренних ограждений (пустотелый кирпич – 450 кг/м2) 36*450 кг/м2=16,2 тонны |
1,2 | 19,4 |
| Определяем тяжесть перекрытий
Площадь перекрытий 6*6=36 м2 Масса одного перекрытия (железобетон – 625 кг/м2) 36*625=22, 5 тонны Масса всех перекрытий (подвального, межэтажного и чердачного) 22,5*3=67,5 тонны |
1,2 | 81,0 |
| Определяем вес перегородок
Площадь перегородок 10*2,7=27 м2 Масса перегородок (гипсокартон – 28 кг/м2) 27*28 кг/м2=756 кг≈0,76 т. |
1,2 | 0,9 |
| Определяем вес крыши
Площадь кровли (6*6)/cos45ᵒ= (6*6)/0,7=51,5 м2 Тяжесть кровли (древесина – 60 кг/м2) 51,5 м2*60=3090 кг≈3,1 тонны |
1,2 | 3,7 |
| Определяем массу цементно-песчаной стяжки (раствора – 150 кг/м2)
Площадь перекрытий 6*6=36 м2 Масса цементно-песчаной стяжки 36 м2*150*3=16200 кг=16,2 тонны |
1,2 | 19,4 |
| Определяем вес снежного покрова
Площадь кровли (6*6)/cos45ᵒ= (6*6)/0,7=51,5 м2 Масса снежного покрова (уплотненный снег – 120 кг/м2) 51,5*120=6180 кг=6,18 тонны |
1,2 | 8,7 |
| Всего | 409,7 | |
| Итоги расчета нагрузки на фундамент
409,7/30=13,66 т/пог.м |
||
Суммарную нагрузку на 1 м2 грунта сравнивают с допустимой величиной. Искомую цифру принимают равной удельному сопротивлению грунта на сжатие. Указанная величина указывается по нормативным документам.
Результаты расчетов
По результатам расчета фундамента делают вывод о допустимости применения тех или иных материалов. В случае необходимости вносят изменения в размеры и конструкцию элементов сооружения. По измененным величинам проводят повторные вычисления.
Вычислительный процесс осуществляют с особым вниманием ко всем деталям. Используемые характеристики берут из достоверных источников информации, нормативной литературы, технических справочников.
Процедуру принятия решений повторяют несколько раз для исключения ошибок. Каждый результат подлежит многократной разносторонней проверке. Правильность вычислений гарантирует высокое качество, надежность и долговечность конструкций.
Загрузка...
