Проведение расчётов нагрузки на фундамент

Зачем проводятся расчёты нагрузки на фундамент

Расчет нагрузки, которую будет переносить фундамент в процессе эксплуатации, является ключевым этапом проектирования любого основания. Исходя из данных расчетов определяются необходимые несущие характеристики будущего фундамента, его типоразмер и опорная площадь.

Определяемые нагрузки веса здания, снегового и ветрового воздействия, а также эксплуатационного давления, также сопоставляются с несущей способностью грунта на строительной площадке, поскольку несущая способность почвы, в некоторых случаях, может быть меньшей, чем несущие свойства самого фундамента.

Рис: Возможный результат неправильного расчета нагрузок на фундамент дома

Ответственное отношение к проведению данных расчетов гарантирует, что фундамент под конкретное здание будет подобран правильно. В противном случае, вы рискуете построить дом на слишком слабом фундаменте, что приведет к его разрушению и деформации, либо обустроить фундамент с недостаточной опорной площадью, который под весом здания просто осядет в грунт.

Расчет веса дома

Итак, необходимо рассчитать приблизительный вес дома. Для этого существуют справочные данные с усредненными значениями удельного веса конструкций дома: стен, перекрытий, кровли.

Удельный вес 1 м2 стены

Удельный вес 1 м2 перекрытий

Удельный вес 1 м2 кровли

На основании этих таблиц можно примерно рассчитать вес дома. Пусть планируется построить двухэтажный дом размером 6 на 6 с одной внутренней стеной с высотой этажа 2,5 м. Тогда длина внешних стен одного этажа составит (6+6) x 2 = 24 м, плюс одна внутренняя стена длиной еще 6 м, итого 30 м. Общая длина всех стен на двух этажах 30 м х 2 = 60 м. Тогда площадь всех стен составит: S стен = 60 м х 2,5 м = 150 м2. Площадь цокольного перекрытия составит 6 м x 6 м = 36 м2. Такая же площадь будет и у чердачного перекрытия. Кровля всегда несколько выступает за стены дома (допустим на 50 см с каждой стороны), поэтому площадь кровли посчитаем как 7 м х 7 м = 49 м2.

Теперь, используя средние данные из приведенных выше таблиц, можно провести приблизительный расчет общей нагрузки на фундамент. При этом будем брать наибольшие удельные веса, чтобы считать с запасом. Для сравнения расчет сделан для трех вариантов домов:
— каркасный дом с деревянными перекрытиями с утеплителем плотностью до 200 кг/м3 и кровлей из листовой стали;
— кирпичный дом с деревянными перекрытиями с утеплителем плотностью до 200 кг/м3 и кровлей из листовой стали:
— железобетонный дом с железобетонными перекрытиями и кровлей из гончарной черепицы.

Помимо постоянной нагрузки, которая создается весом дома, есть временные нагрузки от ветра и снежного покрова. Средний вес снежного покрова приведен в таблице:

При площади кровли 49 м2 для средней полосы России нагрузка от снежного покрова составит 49 м2 х 100 кг/м2 = 4900 кг. Прибавляем ее к общей нагрузке на фундамент.

Расчёт нагрузки на свайный фундамент

Внимание! Требуется подбирать сваи с нужными показателями длины и необходимыми прочностными характеристикам, принимая во внимание геологические характеристики грунта. Так как в процессе эксплуатации свайный фундамент несет те же нагрузки, что и остальные виды фундамента – от массы здания, полезного давления, снежного покрова и ветра.. Рассчитывать нагрузку на свайный фундамент необходимо для того, чтобы в дальнейшем при проектировании ее можно было сопоставить с максимально допустимой нагрузкой на грунт строительной площадки, и при необходимости увеличить число свай либо сечение используемых опорЧтобы сопоставить допустимые нагрузки на свайный фундамент и грунт необходимо выполнить следующие расчеты:

Рассчитывать нагрузку на свайный фундамент необходимо для того, чтобы в дальнейшем при проектировании ее можно было сопоставить с максимально допустимой нагрузкой на грунт строительной площадки, и при необходимости увеличить число свай либо сечение используемых опорЧтобы сопоставить допустимые нагрузки на свайный фундамент и грунт необходимо выполнить следующие расчеты:

• Определить вес здания и все сопутствующие нагрузки, просуммировать их и умножить на коэффициент запаса надежности;
• Определить опорную площадь одной сваи по формуле: “r2 * 3.14” (r- радиус сваи, 3,14 – константа), после чего вычислить общую опорную площадь основания, умножив полученную величину на количество свай в фундаменте;
• Рассчитать фактическую нагрузку на 1 см2 грунта: массу здания разделяем на опорную площадь фундамента;
• Полученную нагрузку сопоставить с нормативной допустимой нагрузкой на грунт.

Для примерабуронабивных свай
Важно! Если бы нагрузки были больше допустимых, потребовалось бы увеличить опорную площадь фундамента, увеличив количество свай либо их сечение.

Сбор нагрузок

Сбор нагрузок осуществляется суммированием их каждого вида (постоянные, длительные, кратковременные) с умножением на грузовую площадь. При этом учитываются коэффициенты надежности по нагрузке.

Значения коэффициентов надежности по нагрузке согласно СП 20.13330.2011.

Нормативные значения полезных нагрузок в зависимости от назначения помещения согласно СП 20.13330.2011.

К постоянным нагрузкам относят собственный вес конструкций. К длительным – вес не несущих перегородок (применительно к частному строительству). Кратковременными нагрузками является мебель, люди, снег. Ветровыми нагрузками можно пренебречь, если речь не идет о строительстве высокого дома с узкими габаритами в плане. Разделение нагрузок на постоянные/временные необходимо для работы с сочетаниями, которыми для простых частных строений можно пренебречь, суммируя все нагрузки без понижающих коэффициентов сочетания.

По своей сути сбор нагрузок представляет собой ряд арифметических действий. Габариты конструкций умножаются на объемный вес (плотность), коэффициент надежности по нагрузке. Равномерно распределенные нагрузки (полезная, снеговая, вес горизонтальных конструкций) формируют опорные реакции на нижележащих конструкциях пропорционально грузовой площади.

Сбор нагрузок разберем на примере частного дома 10х10, один этаж с мансардой, стены из газоблока D400 толщиной 400мм, кровля симметричная двускатная, перекрытие из сборных железобетонных плит.

Схема грузовых площадей для несущих стен в уровне перекрытия первого этажа (в плане.

Схема грузовых площадей для несущих стен в уровне кровли (в разрезе.

Некоторую сложность представляет собой сбор снеговой нагрузки. Даже для простой кровли согласно СП 20.13330.2011 следует рассматривать три варианта загружения:

Схема снеговых нагрузок на кровлю.

Вариант 1 рассматривает равномерное выпадение снега, вариант 2 – не симметричное, вариант 3 – образование снегового мешка. Для упрощения расчёта и для формирования некоторого запаса несущей способности фундаментов (особенно он необходим для примерного расчёта) можно принять максимальный коэффициент 1,4 для всей кровли.

Конечным результатом для сбора нагрузок на ленточный фундамент должна быть линейно распределенная (погонная вдоль стен) нагрузка, действующая в уровне подошвы фундамента на грунт.

Таблица сбора равномерно распределенных нагрузок

Всего: 1076 кг/м2

Нормативное значение снеговой нагрузки зависит от региона строительства. Его можно определить по приложению «Ж» СП 20.13330.2011. Собственные веса кровли, стропил, напольного перекрытия и перегородок взяты ориентировочно, для примера. Эти значения должны определяться непосредственным вычислением веса того или иного конструктива, или приближенным определением по справочной литературе (или в любой поисковой системе по запросу «собственный вес ххх», где ххх – наименование материала/конструкции).

Рассмотрим стену по оси «Б». Ширина грузовой площади составляет 5200мм, то есть 5,2м. Умножаем 1076кг/м2*5,2м=5595кг/м.

Но это ещё не вся нагрузка. Нужно добавить собственный вес стены (надземной и подземной части), подошвы фундамента (ориентировочно можно принять её ширину 60см) и вес грунта на обрезах фундамента.

Для примера возьмем высоту подземной части стены из бетона в 1м, толщина 0,4м. Объемный вес неармированного бетона 2400кг/м3, коэффициент надежности по нагрузке 1,1: 0,4м*2400кг/м3*1м*1,1=1056кг/м.

Верхнюю часть стены примем в примере равной 2,7м из газобетона D400 (400кг/м3) той же толщины: 0,4м*400кг/м3*2,7м*1,1=475кг/м.

Ширина подошвы условно принята 600мм, за вычетом стены в 400мм получаем свесы общей суммой 200мм. Плотность грунта обратной засыпки принимается равной 1650кг/м3 при коэффициенте 1,15 (высота толща определится как 1м подземной части стены минус толщина конструкции пола первого этажа, пусть будет в итоге 0,8м): 0,2м**1650кг/м3*0,8м*1,15=304кг/м.

Осталось определить вес самой подошвы при её обычной высоте (толщине) в 300мм и весе армированного бетона 2500кг/м3: 0,3м*0,6м*2500кг/м3*1,1=495кг/м.

Суммируем все эти нагрузки: 5595+1056+475+304+495=7925кг/м.

Более подробная информация о нагрузках, коэффициентах и других тонкостях изложена в СП 20.13330.2011.

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.

Справочная таблица для определения глубины заложения фундамента

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 усилий от количества покрытий дома

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.

Снеговые нагрузки

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.

Таблица допустимых значений балок перекрытий

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.

Нагрузка на фундамент разных конструкций

Основные методы как рассчитать нагрузку на фундамент

Работы начинаются со сбора данных, предварительного выбора типа фундамента и глубины его заложения. Последняя характеристика подбирается исходя из уровня промерзания грунта, типа и однородности почвы и высоты залегания грунтовых вод на участке. Полученная предварительная высота фундамента в дальнейшем учитывается при расчете нагрузки от этой конструкции на грунт и при проверке его самонесущих способностей и прочности.

В зависимости от характера исходных данных выделяют два основных способа сбора и расчета нагрузок:

• Точный, выбираемый при наличии на руках подробного проекта с указанными габаритами и материалами всех строительных конструкций в доме.
• Укрупненный, с подбором приблизительного веса конструкций по нормативам и таблицам.

На этапе расчета фундамента для дома второй способ выбирается чаще, сбор нагрузок ведется по приблизительным эскизам, при необходимости – с корректировкой толщины или материала конструкций, или выборе другого типа кровли, перекрытия или самого основания.

Помимо этого, способ расчета также зависит от типа выбираемого фундамента. В частности:

• При расчете нагрузок на монолитную ленту, плитный фундамент площадь подошвы может определяться исходя из нагрузки на погонный метр (а именно – путем деления суммы нагрузок на длину ленты и сравнения полученной величины с несущими способностями грунта) или методом грузовых площадей (усложненным и редко используемым, с расчетом нагрузки на определенный участок).
• При расчете нагрузки на плиту общую нагрузку просто делят на площадь основания.
• Сечение и количество свайных и столбчатых, фундаментов ТИСЭ с ростверком, чаще всего задается заранее, а расстояние между опорами рассчитывается путем деления общих нагрузок на длину несущих стен. При чрезмерном отклонении расчетной величины от предварительной шаг или сечение опор меняют и расчет проводят повторно.

Условно при расчете все нагрузки могут приниматься как равномерно распределяемые или воздействующие на определенные несущие зоны фундамента. Первый способ признан более простым и применяется чаще. Второй – требует наличия точной конструктивной схемы дома (вплоть до указанных колонн, лестниц, печей и тяжелой мебели) и знания ряда сложных формул.

Определение качеств опорного грунта

При произведении расчетов нагрузки на фундамент здания следует учитывать множество факторов. При этом одним из ключевых моментов операции является выявление характеристик грунта на выбранном для строительства участке. На рассмотрение обычно берется четыре следующих особенности земельной поверхности местности:

• несущая способность;
• уровень усадки;
• глубина промерзания;
• уровень нахождения относительно грунтовых вод.

Первый параметр характеризует способность грунтовых слоев сопротивляться внешним нагрузкам. Данная особенность напрямую влияет на размер будущего здания. Высокая несущая способность грунта позволяет уменьшить площадь подошвы фундамента. Все значения принято приравнивать к средней цифре, которая равна 2 кг/м2. Относительно этого числа собственно и определяется уровень несущей способности поверхности участка.

Усадка грунта — особенность, которая указывает на плотность земельного слоя. Также она определяет склонность поверхности к деформациям. Чем прочнее грунт, тем меньше шансов, что он прогнется под воздействием тяжелой конструкции. Именно поэтому участки с небольшим значением усадки считаются самыми надежными.

По глубине промерзания грунта также можно определить его склонность к деформациям. При пониженных температурах почвенные слои могут начать расширяться, тем самым выталкивая фундамент здания наружу. В этом случае происходит процесс деформации, обратный усадке.

Что касается наличия в грунте влаги, то этот фактор имеет массу деталей и он активно влияет на значения предыдущих трех параметров. Во-первых, близкорасположенные к поверхности почвенные воды делают земельный слой менее прочным, а, значит, уменьшают его несущую способность. Во-вторых, влажная почва становится более мягкой и податливой, что способствует ее деформированию при нагрузках. Это касается как усадки, так и расширения грунта.

Проблема подобных исследований в том, что они требуют специализированного вмешательства с применением геологических испытаний. Обычно такая проверка дает подробные и качественные результаты, однако в большинстве случаев она невыгодна как по экономическим, так и по временным затратам. Поэтому, дабы найти более универсальный способ получения нужных значений, можно воспользоваться справочными данными. При этом подсчет характеристик опорного грунта будет происходить методом сопоставления нескольких чисел и нахождения по ним средней цифры.

Учет необходимых параметров

Влияние грунтового основания на фундамент Для 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:

1. Климатические условия места под застройку.
2. Тип почвенных грунтов и их структурные особенности.
3. Уровень горизонтальной линии грунтовых вод.
4. Особенности конструкции здания, объема и вида материалов для строительства здания.
5. Вид кровельной конструкции с материалами.

Все эти факторы служат исходными данными составления расчетной несущей способности ленточного фундамента.

Советы по расчетам

Вышеприведенная информация определяет то, что расчеты довольно сложны. При получении не круглых чисел рекомендуется брать значения с запасом, так как нужно создавать фундамент с запасом.

Также после появления онлайн-калькулятора не рекомендуется вычислять нужные показатели самостоятельно по формулам, так как подобным образом можно избежать погрешностей и других проблем.

В заключение отметим, что все строительные работы по возведению сооружений и созданию оснований предусматривают выполнение расчетов. Если этого не проводить, то есть вероятность сильной просадки, что станет причиной повреждения несущих и других конструкций.

Расчет ленточного фундамента: определяем ширину подошвы

При расчете ленточного фундамента необходимо будет определить два его параметра:

• глубина заложения + высота цоколя = высота;
• ширина ленты;

Третий — длина — известен. Это сумма длин всех стен, под которыми будет закладываться фундамент.

Глубина заложения во многом определяется в зависимости от типа находящихся под подошвой грунтов. Общие рекомендации можно найти в таблице, а описание определения глубины заложения читайте в статье «Какой глубины должен быть фундамент».

Таблица с рекомендуемой глубиной заложения фундамента в зависимости от типа грунта и уровня подземных вод (для увеличения размеров картинки щелкните по ней правой клавишей мыши)

Пусть мы примем, что глубина залегания фундамента для наших условий — ниже уровня промерзания грунта, высота цоколя — 20 см. Грунт промерзает в нашем регионе на 1,4 м. По рекомендациям фундамент должен находится на 15 см ниже уровня промерзания. Получаем общую высоту: 1,4 м + 0,2 м + 0,15 м = 1,75 м.

Теперь нужно рассчитать ширину ленточного фундамента. Она зависит от расстояния, на котором находятся стены и материала, из которого будем его строить. Рекомендованные значения приведены в таблице.

Выбираете ширину фундамента в зависимости от материала и расстояния между стенами (для увеличения размеров картинки щелкните по ней правой клавишей мыши)

Расчет нагрузки на фундамент

Теперь нужно найти, с какой силой будет давить дом на фундамент. Для этого общую массу дома (масса всех элементов + полезная нагрузка + снеговая) делим на площадь фундамента.

Площадь ленточного фундамента находим умножив ее длину на выбранную в предыдущем пункте ширину. Потом общую нагрузку от дома делим на площадь фундамента в квадратных сантиметрах. Получаем удельную нагрузку на каждый квадратный сантиметр ленточного фундамента.

Пример. Пусть нагрузка от дома 408000 кг, площадь ленточного фундамента (длинна 4400 см, ширина 30 см) — 132000 см 2 . Разделив эти значения, получаем: на каждый сантиметр давит 3,09 кг.

Теперь необходимо узнать, выдержат ли грунты под подошвой фундамента это значение. Любой грунт в состоянии выдержать какое-то давление. Эти значения просчитаны и занесены в таблицу. Находим тип грунта под подошвой фундамента (определяется геологическими исследованиями) и смотрим его удельную несущую способность.

Несущая способность грунтов — сравниваем найденную нагрузку от дома с нормативной для вашего грунта

Если несущая способность грунта больше чем нагрузка от дома, все выбрано правильно. Если нет, необходимо вносить корректировки.

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.

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.

Как делается расчет колонного фундамента

Монолитный столбчатый фундамент под металлическую колонну

Как правило, расчет фундамента для металлической колонны подразумевает, способен ли грунт выдержать расчетную нагрузку фундамента, с которой он будет воздействовать на квадратном сантиметре площади, и сбор всех данных о будущем строительстве. Фактически, нужно получить полную информацию о здании, грунтах и грунтовых водах, провести сбор и систематизацию полученных данных и уже на их основании передать строителям готовый проект. Для этого нужно:

• получить от архитектора проект будущего здания, спецификацию строительных материалов и коммуникаций;
• рассчитать полную площадь опоры;
• сделать сбор всех параметров, систематизировать их и получить фактическое расчетное давление здания в целом.

Как узнать нагрузку, которая будет создавать само здание? Для этого нужно получить подробные данные о самом здании, сделать сбор массы и характеристик всех материалов, которые могут использоваться при его возведении, а также проектируемых коммуникаций, будущей мебели, количества снега на крыше. Такой расчет состоит из нескольких частей:

1. Расчет перекрытий зданий и стальных колонн. Сначала нужно узнать массу самой металлической колонны, ведь она также, хоть и незначительно, создает давление на грунт. Для этого требуется посчитать объем конструкции. Делается это по геометрической формуле вычисления объема цилиндра. Так получится объем, который затем умножается на плотность металла для получения массы стальной колонны.
2. Затем нужно узнать массу перекрытий. Как правило, это фабричные изделия и каждый производитель уже указывает их массу. Поэтому, достаточно связаться с поставщиками.
3. Бывают случаи, когда на металлические колонны устанавливается ростверковая конструкция. Ее массу также не проблема рассчитать, ведь для этого достаточно знать, какое количество бетона или готовых бетонных конструкций пойдет на строительство ростверка.
4. Расчет массы стен. Тут многое зависит от материала, ведь кирпич весит меньше, чем бетон, но больше, чем пеноблоки. Соответственно, стоит провести сбор данных обо всех строительных материалах, используемых при строительстве здания.
5. Расчет крыши. Сюда входит спецификация материалов, из которых сделано чердачное помещение, а также спецификация всех материалов крыши, вплоть до внешнего покрытия. При проектировании сооружения архитектор предоставляет подробную спецификацию, поэтому посчитать суммарную массу конструкций не составит труда.
6. После суммирования всех полученных данных будет вычислена цифра, которая характеризует максимально допустимую нагрузку на опоры фундамента.

Чтобы узнать, какая сила давит на единицу площади опоры, нужно знать ее габаритные размеры. Если стальной столб имеет квадратное сечение 50 х 50 см, то площадь опоры будет составлять 2500 см². Тогда давление, которое будет воздействовать на единицу площади грунта, вычисляется методом деления массы здания на площадь одной опоры.

Но всегда существует правило: большее количество опор не будет лишним, поэтому часто проектировщики устанавливают опоры с интервалом приблизительно 1,5 – 3 м. Это делается с целью предоставления необходимого резерва прочности на конструкции, связанные с несанкционированной достройкой, обустройством помещений или установкой тяжелого промышленного оборудования. Как правило, при расчетах предоставляют обязательный 50% резерв прочности на каждую опору.

РАСЧЕТ ЛЕНТОЧНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

Ширина ленточного фундамента b_f определяется по формуле

, м, (61)

Затем находится расчетное сопротивление R по формуле (7) и уточняется размер ширины фундамента путем подстановки в формулу (7) вместо R значения R. При внецентренно нагруженном фундаменте находят краевые напряжения P_max и P_min по формуле

, (62)

где – момент сопротивления подошвы условного фундамента.

Делается проверка следующих условий:

Расчёт осадки ленточных фундаментов

Расчет осадки ленточных фундаментов производится по аналогии со столбчатыми фундаментами. При этом должны учитываться погонные нагрузки, приложенные на обрез фундамента, распределенные на один погонный метр или на участке между серединами соседних простенков стены.

Расчет прочности нормальных сечений ленточного фундамента

Расчет сводится к определению требуемой площади арматуры вдоль длинной стороны фундамента (рис. 15).

Рассчитываем только подушку, выступы которой работают как консоли, загруженные реактивным давлением грунта P_I (без учета массы веса тела подушки и грунта на её обрезах)

, кПа, (63)

где g_f = 1,2 – коэффициент надежности по нагрузке; N_II – погонная нагрузка на обрез фундамента при расчете по второй группе предельных состояний; A_f = b_f×1 п.м. – площадь фундамента, м 2 .

Сечение арматуры подушки подбираем по моменту консоли в сечении I-I по формуле

, кН×п.м. (64)

Определяем значение a_m по формуле

, (65)

где R_b – расчётное сопротивление осевому сжатию (призменная прочность бетона), кПа, определяется по табл. 13 ; l₁ – ширина сжатой зоны (в верхней части) сечения ленточного фундамента равная 1 п.м.; h – рабочая высота рассматриваемого сечения, см; b₁ – вылет консоли, м, определяется по формуле

, (66)

где b_f и b_c – соответственно ширина подошвы фундамента и стены (колонны).

По табл. 20 в зависимости от a_m(А) определяем n и по формуле вычисляем площадь арматуры A_s:

, см 2 , (67)

где R_s – расчетное сопротивление арматуры для предельных состояний первой группы, кПа (кгс/см 2 ), определяется по табл. 22 .

По сортаменту арматурной стали подбираем расчетную арматуру.

7.4. Расчет прочности ленточных фундаментов

на действие поперечной силы

При расчете наклонных сечений на действие поперечной силы должно соблюдаться следующее условие:

Расчет на действие поперечной силы НЕ ПРОИЗВОДИТСЯ при выполнении следующего условия:

где k₁ – коэффициент, для тяжелого бетона принимается равным 0,75;

R_bt – сопротивление осевому растяжению бетона.

Расчет свайных фундаментов зданий и сооружений следует начинать с определения (назначения) глубины заложения d_p подошвы ростверка FL_p из условий рекомендуемых пп. 2.25 ¸ 2.33 . Затем определяется длина сваи l, назначаемая из условий выбора инженерно-геологического элемента ИГЭ по глубине грунтового массива с наиболее приемлемым условным расчетным сопротивлением R по эпюре на рис. 16.

Острие сваи, в первом приближении, располагаем в ИГЭ с R, значение которого наибольшее из массива грунта под ростверком. Величина анкеровки l_анк острия сваи из условия погружения принимается:

– на глубину не менее 0,5 м в крупнообломочные грунты, гравелистые, крупные и средней крупности песчаные грунты и глинистые грунты с показателем текучести J_L £ 0,1;

– на глубину не менее 1 м – в остальные грунты.

Оголовок сваи при свободном сопряжении с ростверком должен быть заделан в ростверк на глубину l_задел. = 5 ¸ 10 см. Тогда из рис. 16 имеем:

+ 1,2 + 0,35 + 0,1 = 5,65 м, принимаем сборную железобетонную сваю

Определяем несущую способность призматической висячей сваи или сваи трения по глубине основания. Для этого используем практический метод, основывающийся на табличных данных .

, кН. (70)

Обозначения, входящие в формулу, приведены в формуле (3) . Далее рассчитывается допустимая нагрузка N_d, кН на сваю, по формуле

, кН, (71)

где g_k – коэффициент надежности (если несущая способность F_d определена расчетом или по результатам динамических испытаний без учета упругих деформаций грунта, g_k = 1,4; если F_d найдена по результатам полевых испытаний грунтов эталонной сваей или зондом статического зондирования, а также по результатам динамических испытаний с учетом упругих деформаций грунта, g_k = 1,25; если F_d определена по результатам полевых испытаний статической нагрузкой, g_k = 1,2).

По величине допустимой нагрузки определяется количество свай n, шт, по формуле

, шт. (72)

Результат округляется до целого числа свай. Например: N_I = 1500 кН, N_d = 430 кН, тогда 3,488 шт, принимаем n = 4 шт.

Для столбчатых ростверков оптимальное количество свай должно быть от 3-х до 5-ти штук. Оптимальное расположение свай под ленточными ростверками может быть в один ряд, два или три.

После определения количества свай следует решить вопрос об их размещении в плане и конструирование ростверка.

Какие воздействия испытывает фундамент и как их определить

В процессе эксплуатации сооружение испытывает следующие усилия:

Виды нагрузок, действующих на фундаменты

• 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

Действие атмосферных осадков в виде снега является самой значительной разновидностью динамических усилий. Воздействие снега учитывают при подсчете усилий на основание.

Определение крыши и итоговый результат

Схема свайно-ростверкового фундамента.

Для определения тяжести крыши возьмем в качестве примера площадь проекции 120 кв.м и угол наклона крыши 30 градусов. Предположим, что для нашего домика понадобится 32 доски длиной 200 мм, толщиной 50 мм и 10 брусьев 150 мм на 100 мм. Удельный вес пиломатериалов на ленточный фундамент 500 кг/кв.м, теперь можно рассчитать вес стропил:

((32 х 0,06) + (10 х 0,09)) х 500 = 1410 кг.

К данной цифре прибавляется масса материала, выбранного для крыши. Возьмем ондулин (150 х 4 = 600 кг), общий вес кровли получится 2010 кг (1410 + 600).

К данному значению возьмем снеговую дополнительную нагрузку, к примеру, 120 кг/кв.м. Умножаем площадь крыши 120 на 120 кг и получаем 14400 кг дополнительной тяжести. Также следует учесть и ветровую нагрузку на ленточный фундамент. Здесь умножается площадь дома на 15 и высоту дома и прибавляется 40, получается ветровая нагрузка (100 х 15 х 7 + 40 = 14500 кг). Затем просчитывается еще дополнительная нагрузка, которая будет находиться в доме (мебель, оборудование, люди). Для помощи можно воспользоваться еще одной таблицей.

В качестве примера мы используем жилой дом, поэтому умножаем площадь дома на 195 (100 х 195 = 19500 кг). На финише мы получили все цифры, необходимые для суммирования подсчета на ленточный фундамент.

• стены дома — 75000 кг.;
• перекрытия — 65000 кг.;
• временная снеговая нагрузка — 144000 кг.;
• крыша — 2010 кг.;
• ветровая нагрузка на кв.м — 14500 кг.;
• дополнительная нагрузка (мебель, оборудование, люди) — 19500 кг.

Общая сумма получается 320010 кг. Теперь можно определить общий вес строения и превратить его сразу в формулу. Полный вес дома умножается на 1,3, тогда получаем несущую конструкцию грунта. Несущая способность грунта равна ширине основания, умноженной на его длину и умноженной на сопротивление грунта. Таким образом можно легко рассчитать ширину подошвы. Полную массу строение умножают на 1,3 и делят на длину основания, умноженного на сопротивление грунта.