Сбор нагрузок на фундамент: самая лучшая система расчета

Сбор нагрузок на фундамент – один из важных этапов проектирования. Он позволит подобрать оптимальный вариант фундамента с учетом особенностей почвы на участке, планировки будущего строения, его особенностей, этажности, материалов строительства и отделки. Это поможет увеличить срок службы здания и избежать его деформации.

Сами по себе нагрузки на фундамент различаются по продолжительности воздействия и могут быть временными или постоянными. К постоянным нагрузкам относятся стены, перегородки, перекрытия, кровля. К временным можно отнести мебель, оборудование (относятся к подгруппе длительных нагрузок) и погодные условия – воздействие снега, ветра (кратковременные).

Прежде чем осуществлять сбор нагрузок, необходимо провести некоторые мероприятия, а именно:

1. составить подробный план будущей постройки, включить в него все простенки;
2. определиться, будет ли оборудован дом подвалом, и если будет – какова должна быть его глубина;
3. четко определить высоту цоколя и подобрать материалы, которые будут использоваться при его изготовлении;
4. определиться с утеплителем, гидроизоляцией, защитой от ветра, отделочными материалами – как внутренними, так и наружными, и с их толщиной.

Все это поможет наиболее точно рассчитать все нагрузки, а значит избежать перекоса, изгиба, просадки, выгиба, крена или смещения здания. Об увеличении срока эксплуатации, долговечности и надежности постройки не стоит упоминать – очевидно, что все эти показатели только выиграют при правильном проведении расчетов.

Нагрузка на фундамент – это сочетание ряда факторов.

К ним относится:

• то, в каком регионе будет осуществляться строительство;
• каков грунт на выбранном участке;
• насколько глубоко залегают грунтовые воды;
• из каких материалов будут выполняться элементы;
• какова планировка будущего здания, сколько в нем будет этажей, какая будет кровля.

Важно правильно определить почву на участке будущего строительства, поскольку она оказывает непосредственное влияние на долговечность фундамента, на то, какому типу опорной конструкции лучше отдать предпочтение и на глубину закладки. Например, если на месте стройки глинистая, суглинистая почва или супесь, то фундамент нужно будет укладывать на ту глубину, на которую промерзает почва зимой. Если же грунт крупноблочный или песчаный – это делать необязательно.

Правильно определить тип почвы можно при помощи СП «Нагрузки и воздействия» – документ, который необходим при расчете веса строения. В нем содержится подробная информация о том, какие нагрузки испытывает фундамент и каким образом их определять. Карты в СНиП «Строительная климатология» также помогут определить тип грунта. Несмотря на то, что данный документ отменен, он может быть очень полезен в частном строительстве как материал для ознакомления.

Помимо глубины, важно правильно определить необходимую ширину опорной конструкции. Она зависит от типа фундамента. Ширина ленточного и столбчатого фундаментов определяется исходя из ширины стен. Опорная часть плитного фундамента должна выходить за наружные границы стен на десять сантиметров. Если фундамент свайный – сечение определяется при помощи расчета, а его верхнюю часть – ростверк – подбирают исходя из того, какая нагрузка будет оказываться на фундамент и какая планируется толщина стен.

Кроме того, необходимо учесть и собственный вес опорной конструкции, расчет которого производится с учетом глубины промерзания, уровня залегания грунтовых вод и наличия или отсутствия подвала.

Если подвал не предусмотрен, подошва фундамента должна располагаться не меньше чем на 50 сантиметров выше грунтовых вод. Если же предполагается наличие подвала – основание должно располагаться на 30-50 сантиметров ниже пола.

Также немаловажное значение имеют динамические нагрузки. Это подгруппа временных нагрузок, которые оказывают на фундамент мгновенное или периодическое воздействие. Всевозможные машины, двигатели, молоты (например, штамповочные) – примеры динамических нагрузок. Они оказывают довольное сложное воздействие как на саму опорную конструкцию, так и на почву под ней. Если предполагается, что фундамент будет испытывать подобные нагрузки, их нужно особо учесть при расчете.

Нагрузка на фундамент определяется совокупностью нагрузок всех составных элементов здания. Чтобы правильно высчитать это значение, нужно посчитать нагрузку стен, кровли, перекрытий, воздействие природных факторов, например, снега, сложить все это вместе и сравнить с тем значением, которое считается допустимым.

Не стоит забывать и о типе почвы, который оказывает прямое влияние на то, какой тип фундамента предпочесть и на какую глубину его закладывать. Например, если на участке очень подвижные и неравномерно сжимаемые почвы, можно использовать фундаментную плиту.

Для того чтобы определение нагрузки было максимально точным, необходимо собрать следующую информацию:

• Какова форма и размер будущего дома.
• Какой высоты будет цоколь, из каких материалов его планируется делать, какова будет наружная его отделка.
• Данные по наружным стенам здания. Нужно учесть высоту, площадь, занимаемую в стенах фронтонами, оконными и дверными проемами, из каких материалов они будут сложены, какие материалы будут использоваться при наружной и внутренней отделке.
• Перегородки внутри здания. Определяют их длину, высоту, площадь, которая будет занята дверными проемами, материал, из которого перегородки будут выполнены, и каким образом будет осуществлена их отделка. Отдельно собираются данные по несущим и не несущим конструкциям.
• Крыша. Учитывают тип кровли, ее длину, ширину, высоту, материал изготовления.
• Расположение утеплителя – на перекрытии чердака или в пространстве между стропилами.
• Перекрытие цоколя (пол на первом этаже). Какого типа оно будет, какую будет иметь стяжку.
• Перекрытие между первым и вторым этажами – те же данные, что и у цокольного перекрытия.
• Перекрытие между вторым и третьим этажом (если планируется многоэтажное здание).
• Перекрытие чердака.

Заранее составленная схема здания, на которой будут указаны размеры самого здания и всех конструкций, поможет в произведении расчетов. Кроме того, нужно учесть удельный вес материалов, из которых сооружены стены, перекрытия, перегородки и материалы отделки.

Вам поможет таблица, где приведено значение массы для материалов, наиболее часто используемых в строительстве.

Далее нужно рассчитать, какую нагрузку оказывает отдельно тот или иной элемент конструкции. Например, кровля. Ее вес равномерно распределяется по тем сторонам фундамента, на которые опираются стропила. Если площадь проекции кровли поделить на площадь сторон, на которые оказывается нагрузка, и умножить на вес используемых материалов, получится искомое значение.

Чтобы определить, какую нагрузку оказывают стены, нужно их общий объем умножить на вес материалов и все это разделить на произведение длины и толщины фундамента.

Нагрузка, оказываемая перекрытиями, рассчитывается с учетом площади тех противоположных сторон основания, на которые они опираются. При этом нужно учитывать, что площадь перекрытий и площадь самого здания должны быть равны между собой. Здесь имеет значение также этажность здания и то, из какого материала выполнен пол на первом этаже – перекрытие подвала. Для расчета нагрузки нужно площадь каждого из перекрытий умножить на вес используемых материалов (см. таблицу) и разделить на площадь тех частей фундамента, на которые оказываются нагрузки.

Немаловажное значение имеют и нагрузки, оказываемые природными климатическими факторами – осадки, ветер и пр. Как пример – нагрузка от снега. Первоначально она сказывается на крыше и стенах, а через них – на фундаменте. Чтобы высчитать снеговую нагрузку, нужно определить, какую площадь занимает снежный покров. Берется величина, равная площади кровли.

Данное значение нужно разделить на площадь сторон основания, испытывающих нагрузку, и умножить на величину удельной снеговой нагрузки, которая определяется по карте.

Также нужно рассчитать и собственную нагрузку фундамента. Для этого берется его объем, умножается на плотность используемых при выполнении материалов, и делится на квадратный метр основания. Чтобы вычислить объем, нужно глубину залегания умножить на толщину, которая равна ширине стен.

Расчет нагрузки на фундамент – не простое, но необходимое мероприятие. Поэтому нужно тщательно просчитывать все составляющие, проверять все значения. Однако кроме строительных материалов, перекрытий, стен и так далее, нагрузку будут оказывать все имеющиеся в доме предметы. Это и мебель, и всевозможная техника, и находящиеся в здании люди.

Высчитать все эти значения довольно проблематично, поэтому определяя полезную нагрузку здания считают, что на квадратный метр приходится 180 кг. Чтобы узнать, какая полезная нагрузка оказывается на все здание целиком, нужно общую площадь умножить на это значение.

Кроме того, каждая конструкция имеет такую характеристику, как коэффициент надежности. Для каждого материала он свой. Так, у металла это значение равно 1,05, железобетонные и армокаменные конструкции имеют коэффициент надежности 1,2 (если они изготовлены на заводе). Если же железобетон изготавливается прямо на строительной площадке, его коэффициент составляет 1,3.

Ознакомление с необходимыми документами, такими как СП «Нагрузки и воздействия», СНиП «Строительная климатология» (хоть последний и отменен), поможет максимально точно рассчитать нагрузку на фундамент и получить все нужные сведения.

Не стоит приступать к строительству, не выполнив расчеты. Это вопрос не просто благоразумного и ответственного отношения к работе, но и безопасности людей, которые будут впоследствии проживать в доме. Неправильное выполнение расчета нагрузки или вовсе отказ от их проведения может привести к деформации, разрушению и фундамента, и самого здания.

О системе расчета нагрузки на фундамент смотрите в следующем видео.