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
2. Постоянные нагрузки. Как рассчитать вес частей сооружения?
3.1. На перекрытия
3.2. Снеговая
3.3. Ветровая
1. Классификация воздействий на фундамент
Нагрузки на основание бывают постоянные Pd и временные (длительные Pl, кратковременные Pt, особые Ps).
Таблица 1 - Классификация нагрузок
|
Постоянные Pd |
вес частей сооружений, в том числе несущих и ограждающих строительных конструкций. |
|
|
Временные |
Длительные Pl |
вес временных перегородок, подливок и подбетонок под оборудование, вес стационарного оборудования, заполняющих его жидкостей, твердых тел и др. |
|
Кратковременные Pt |
воздействия от людей (животных, оборудования) на перекрытия, от подвижного подъемно-транспортного оборудования, от транспортных средств и климатические (снеговая, ветровая и т.д.). |
|
|
Особые Ps |
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 м2 стены |
|
|
Каркасные стены толщиной 200 мм с утеплителем |
40-70 кг/м2 |
|
Стены из бревен и бруса |
70-100 кг/м2 |
|
Кирпичные стены толщиной 150 мм |
200-270 кг/м2 |
|
Железобетон толщиной 150 мм |
300-350 кг/м2 |
|
Удельный вес 1 м2 перекрытий |
|
|
Чердачное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м3 |
70-100 кг/м2 |
|
Чердачное по деревянным балкам с утеплителем плотностью до 500 кг/м3 |
150-200 кг/м2 |
|
Цокольное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м3 |
100-150 кг/м2 |
|
Цокольное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 500 кг/м3 |
200-300 кг/м2 |
|
Железобетонное |
500 кг/м2 |
|
Удельный вес 1 м2 кровли |
|
|
Кровля из листовой стали |
20-30 кг/м2 |
|
Рубероидное покрытие |
30-50 кг/м2 |
|
Кровля из шифера |
40-50 кг/м2 |
|
Кровля из гончарное черепицы |
60-80 кг/м2 |
Согласно п. 4.2. СП 20.13330.2011 расчетное значение нагрузки определяется как произведение ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке (γf) для веса строительных конструкций, соответствующий рассматриваемому предельному состоянию:
Таблица 3 - Таб. 7.1 СП 20.13330.2011
|
Конструкции сооружений и вид грунтов |
Коэффициент надежности, γf |
|
Конструкции Металлические 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 Грунты: В природном залегании На строительной площадке |
1,05 1,1
1,2 1,3
1,1 1,15 |
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/м2 = 14 805 кг = 14,8 т.
Далее посчитаем вес крыши. Принимаем, что вес крыши (деревянная стропильная система с покрытием из металлочерепицы) равен 40 кг/м2 (суммарный вес металлочерепицы, обрешетки, стропилы). Тогда вес крыши будет равен:S крыши х удельный вес 1 м2.
92 м 2 х 40 кг/м2= 3 680 кг = 3,7 т.
Также необходимо посчитать вес от перекрытий. Принимаем, что вес деревянного пола вместе с утеплителем будет равен 100 кг/м2. Тогда вес от перекрытий будет равен:S перекрытия*удельный вес*количество.
54 м2х 0,1 т/м2 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.
3. Кратковременные нагрузки
3.1. На перекрытия
Так как при проектировании и строительстве невозможно точно определить значение показателя воздействия на перекрытия, к весу конструкции перекрытия добавляют нормативное значение равномерно распределенной нагрузки – Рt (Таблица 8.3 СП 20.13330.2011), действующей на 1 м2.
Пример:
Для жилых зданий она равна 1,5 кПа (150 кг/м2). При расчете получаем:
Sперекрытия х 150 кг/м2 х количество перекрытий
Нагрузки от людей (животных, мебели, оборудования) на перекрытия = 54 м2 х 150 кг/м2 х 2 = 16 200 кг =16,2 т.
3.2. Снеговая
Чтобы рассчитать климатические нагрузки на фундамент, нужно учесть снеговой район (вес снегового покрова на 1 м2) и конструктив покрытия здания (чем больше его уклон, тем меньше воздействие). Это требование раздела 10 СП 20.13330.2011.
Учет района строительства важен, так как вес снегового покрова сильно отличается для разных регионов. Для центральной части Российской Федерации он составляет 200 кгс/м2, для значительной части Поволжья – 250 кгс/м2, а для отдельных районов Сибири – уже 350 кгс/м2.
Пример:
Sкрыших Расчетный вес снегового покрова х коэффициент уклона покрытия (принимаем равным 0,7 – для наиболее типовых покрытий с уклоном от 30° до 45°) х коэффициент надежности по нагрузке (принимаем равным 1,4).
Для Центральной России получаем:
92 м2 х 0,2 т/м2 х 0,7 х 1,4 = 18,0 т
Для районов Поволжья:
92 м2 х 0,25 т/м2х 0,7 х 1,4 = 22,5 т
Для районов Сибири:
92 м2 х 0,35 т/м2 х 0,7 х 1,4 = 31,6 т
3.3. Ветровая
Рассчитанная ветровая нагрузка может иметь отрицательное значение, это будет означать, что вес надземной конструкции сократился. Поэтому иногда этим показателем пренебрегают.
Но если расчет выполняется для легкого сооружения, характеризующегося большой парусностью, тот же показатель будет иметь принципиальное значение, так как из-за этого может возрасти выдергивающее и горизонтальное воздействие на сваи.
В нашем примере расчетом ветровой нагрузки можно пренебречь.
4. Сбор нагрузок на фундамент
Чтобы посчитать нагрузки от здания в целом необходимо суммировать все полученные данные. При этом вычисляется максимальная и минимальная нагрузка на фундамент, которая будет больше для тех его сторон, на которые опираются кровля и перекрытие и меньше для тех, на которые опираются только перегородки.
Суммарное воздействие на фундамент каркасно-щитового дома с мансардой с размерами в плане 6х9 м: 32,2 т + 16,2 т + 22,5 т = 70,9 т.
Расчет нагрузки на отдельную сваю выполняется путем определения грузовой площади на сваю или путем определения погонной нагрузки на фундамент.е