Расчет нагрузки на фундамент
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: | 500-600 650-750 800-900 |
| Из полнотелого кирпича сплошной кладки толщиной, мм: | 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 | |
| Плиты перекрытия пустотные | |
| 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 | |
| Для чердачного перекрытия | |
| Нагрузка от снегового покрова, кг/м2 | |
| Для средней полосы России | |
| Для Юга России | |
| Для Севера России | |
| Коэффициент влияния уклона крыши на снеговую нагрузку | |
| 0-20о | |
| 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.