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
| Наименование нагрузки | Нормативное значение, кг/м2 | Коэффициент надежности по нагрузке | Расчётное значение нагрузки, кг/м2 |
|---|---|---|---|
| Собственный вес плит перекрытия | 275 | 1,05 | 290 |
| Собственный вес напольного покрытия | 100 | 1,2 | 120 |
| Собственный вес гипсокартонных перегородок | 50 | 1,3 | 65 |
| Полезная нагрузка | 200 | 1,2 | 240 |
| Собственный вес стропил и кровли | 150 | 1,1 | 165 |
| Снеговая нагрузка | 100*1,4 (мешок) | 1,4 | 196 |
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.
Определение несущей способности грунта
Около 15-20 % затрат от строительства дома занимает обустройство фундамента.
Устройство фундамента любого дома составляет от 15 до 20% затрат на общую стоимость строительства. Причем чем глубже фундамент закладывается в грунт, тем выше стоимость проводимых строительных работ. Эта причина довольно часто заставляет большинство застройщиков поднимать подошву фундамента ближе к поверхности грунта. В таком случае необходимо правильно рассчитать возможности . Расчет начинается после сбора и анализа информации о пористости грунта, которая обусловлена его сопротивлением и степенью влажности.
Важный показатель, который стоит брать в расчет – сейсмичность.
Одновременно возникающее давление вследствие статической нагрузки и вибрации снижает прочность грунта, вызывает псевдожидкое состояние. Расчетное сопротивление грунтов в зоне сейсмичности обычно увеличивают в 1,5 раза, что влечет за собой соответствующее увеличение площади фундамента строения.
1.2 Определение производных и классификационных характеристик грунтов
Определение производных и классификационных характеристик грунтов производится в соответствии с рекомендациями ГОСТ {1}. При определении данных характеристик в расчетах принимают участие основные физические показатели грунтов, приведенные в задании (см. табл. 2)
1.) Плотность сухого грунта:
1) для верхнего слоя: г/см3;
2) для среднего слоя: г/см3;
3) для нижнего слоя: г/см3.
2.) Пористость грунта:
1) для верхнего слоя: ;
2) для среднего слоя: ;
3) для нижнего слоя: .
3.) Коэффициент пористости грунта:
1) для верхнего слоя:;
2) для среднего слоя: ;
3) для нижнего слоя: .
4.) Коэффициент пористости грунта при влажности на границе текучести ():
1) для верхнего слоя: ;
2) для среднего слоя: .
5.) Степень влажности — степень насыщенности под водой: ;
1) для верхнего слоя: ;
2) для среднего слоя:;
3) для нижнего слоя: .
6.) Число пластичности: ,;
1) для верхнего слоя: ;
2) для среднего слоя: .
7.) Показатель текучести: ,
1) для верхнего слоя: ;
2) для среднего слоя: .
8.) Показатель JSS: ;
1) для верхнего слоя: ;
2) для среднего слоя: .
9.) Удельный вес грунта в природном состоянии:
где — ускорение свободного падения на земле;
1) для верхнего слоя: ;
2) для среднего слоя: ;
3) для нижнего слоя: .
10.) Удельный вес частиц грунта: ;
1) для верхнего слоя: ;
2) для среднего слоя: ;
3) для нижнего слоя: .
11.) Удельный вес сухого грунта: ;
1) для верхнего слоя: ;
2) для среднего слоя: ;
3) для нижнего слоя: .
12.) Удельный вес грунта в насыщенном водой состоянии: ,
где — удельный вес воды;
1) для среднего слоя: .
13.) Удельный вес грунта во взвешенном водой состоянии: ,
1) для нижнего слоя: .
14.) Степень неоднородности песков: ,
где d60, d10 — диаметры частиц, мм, меньше которых в грунте содержится соответственно 60 и 10% (по массе) частиц.
1) для нижнего слоя: .
15.) Высота капиллярного поднятия воды: ;
1) для нижнего слоя: .
Данные для построения кривых гранулометрического состава
Таблица 1.1
|
Диаметр частиц, мм |
Диаметр частиц , мм |
lg d |
Содержание частиц данного диаметра,% |
Суммарное содержание частиц диаметром менее данного, % |
|||||||||||||||||||||||||||
|
1-й слой I 2-й слой I 3-й слой |
1-й слой |
2-й слой |
3-й слой |
||||||||||||||||||||||||||||
|
0,005 |
5 |
0,70 |
7,0 20,0 24,9 33,1 9,7 5,0 0,3 — — |
2,0 25,0 25,0 32,0 8,0 7,0 0,9 0,1 — |
0,6 1,0 0,9 2,5 39,0 29,00 23,0 2,8 1,2 |
7,0 |
2,0 |
0,6 |
|||||||||||||||||||||||
|
0,01 |
10 |
1,00 |
27,0 |
27,0 |
1,6 |
||||||||||||||||||||||||||
|
0,05 |
50 |
1,70 |
51,9 |
52,0 |
2,5 |
||||||||||||||||||||||||||
|
0,10 |
100 |
2,00 |
85,0 |
84,0 |
5,0 |
||||||||||||||||||||||||||
|
0,25 |
250 |
2,40 |
94,7 |
92,0 |
44,0 |
||||||||||||||||||||||||||
|
0,50 |
500 |
2,70 |
99,7 |
99,0 |
73,0 |
||||||||||||||||||||||||||
|
1,00 |
1000 |
3,00 |
100,0 |
99,9 |
96,0 |
||||||||||||||||||||||||||
|
2,00 |
2000 |
3,30 |
— |
100,0 |
98,8 |
||||||||||||||||||||||||||
|
100,0 |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
Процентное содержание частиц |
% |
Глинистые частицы |
Пылеватые частицы |
Песчаные частицы |
Гравийные |
||||||||||||||||||||||||||
|
пылев. |
мелкие средней крупности |
крупные |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
100 |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
90 80 |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
70 |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
60 |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
50 |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
40 |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
30 |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
20 |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
10 |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
Lg d |
0,00 0,30 |
0,48 |
0,60 |
0,70 |
0,79 |
0,84 |
0,90 |
0,95 |
1,00 |
1,3 |
1,48 |
1,60 |
1,70 |
1,79 |
1,84 |
1,90 |
1,95 |
2,00 |
2,30 |
2,48 |
2,60 |
2,70 |
2,79 |
2,84 |
2,90 |
2,95 |
3,00 3,30 |
3,48 |
|||
|
d, мк |
1,0 2,0 |
3,0 |
4,0 |
5,0 |
6,0 |
7,0 |
8,0 |
9,0 |
10,0 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
1000 2000 |
3000 |
|||
|
d, мм |
0,001 0,002 |
0,003 |
0,004 |
0,005 |
0,006 |
0,007 |
0,008 |
0,009 |
0,010 |
0,02 |
0,03 |
0,04 |
0,05 |
0,06 |
0,07 |
0,08 |
0,09 |
0,10 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 2,0 |
3,0 |
Интегральная кривая гранулометрического состава грунта
Таблица 1.2
Расчет нагрузки на фундамент
Расчет веса каждого элемента производится с учетом параметров строительных материалов, из которых состоят эти элементы:
- 1 м² кровли с асбоцементными листами весит 50 кг. Соответственно, если площадь рассматриваемой крыши 70 м², то ее вес равен 70 × 50 = 3500 кг = 3,5 т.
- Вес 1 м² чердачного перекрытия из дерева 150 кг, соответственно общий вес 50 × 150 = 7500кг = 7,5 т.
- Вес 1 м² бетонного чердачного перекрытия 350 кг, соответственно общий вес 50 × 350 = 17500 кг = 17,5 т.
- Вес 1 м² межэтажного перекрытия из дерева 200 кг, соответственно общий вес 100 × 200 = 20000кг = 20 т.
- Вес 1 м² бетонного межэтажного перекрытия 400 кг, соответственно общий вес 100 × 400 = 40000 кг = 40 т.
- 1 м² внешней стены весит 250 кг. Соответственно, если площадь внешних стен 160 м², то общий вес равен 160 × 250 = 40000 кг = 40 т.
- 1 м² внутренней стены весит 240 кг. Соответственно, если площадь внутренних силовых стен 50 м², то общий вес равен 50 × 240 = 12000 кг = 12 т.
- Примерный вес погонного метра ленточного фундамента 1700 кг. Учитывая, что периметр фундамента 34 м, то его общий вес равен 34 × 1700 = 57800 кг = 57,8 т.
- Вес полезной нагрузки (люди, оборудование, мебель) 26 т.
- Вес снегового покрова 100 кг / м² кровли. Общий вес равен 50 × 100 = 5000 кг = 5 т. При расчете используется не площадь кровли, а площадь ее проекции (то есть площадь чердачного перекрытия). Также, величину снеговой нагрузки необходимо брать в зависимости от региона проживания.
Таблица определения снеговой нагрузки местности
| Снеговой район | I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII |
| Вес снегового покрытия Sg (кгс/м2) | 80 | 120 | 180 | 240 | 320 | 400 | 480 | 560 |
|---|
Карта зон снегового покрова территории Российской Федерации:
Подсчитаем общий вес дома:
- Вес дома с деревянными перекрытиями 171 т.
- Вес дома с бетонными перекрытиями 201 т.
Для определения расчетной нагрузки увеличим общий вес на 30% и получим:
- Вес дома с деревянными перекрытиями 220 т.
- Вес дома с бетонными перекрытиями 260 т.
Теперь, зная тип грунта, можно определить и проанализировать площадь подошвы фундамента.
Таблица допустимого давления на грунт, кг/см²:
| Грунт | Глубина заложения фундамента, м | |
| 1 — 1,5 | 2 — 2,5 | |
| Щебень, галька с песчаным заполнением | 4,5 | 6,0 |
| Дресва, гравийный грунт из горных пород | 4,0 | 5,0 |
| Песок гравелистый и крупный | 3,2 | 5,5 |
| Глина твердая | 3,0 | 4,2 |
| Щебень, галька с глинистым заполнением | 2,8 | 4,2 |
| Песок средней крупности | 2,5 | 4,5 |
| Песок мелкий маловлажный | 2,0 | 3,5 |
| Суглинок | 1,7 | 2,0 |
| Глина пластичная | 1,6 | 2,0 |
| Супесь | 1,5 | 2,5 |
| Песок мелкий очень влажный | 1,5 | 2,5 |
Возьмем для примера песок средней крупности с допустимым давлением на грунт 2,5 кг/см² = 25 т/м².
Получаем:
- 220 т / 25 т/м² = 8,8 м² допустимая площадь подошвы фундамента дома с деревянными перекрытиями.
- 260 т / 25 т/м² = 10,4 м² допустимая площадь подошвы фундамента дома с бетонными перекрытиями.
Зная периметр (длину) фундамента (в нашем случае 34 метра), можно определить минимально допустимую толщину ленты:
8,8 м² / 34 м = 0,26 м = 26 см (для дома с деревянными перекрытиями).
10,4 м² / 34 м = 0,31 м = 31 см (для дома с бетонными перекрытиями).
Допускается, если толщина ленты будет больше рассчитанных значений. Изменение в меньшую сторону недопустимо.
Подготовительные работы
Перед тем как рассчитать фундамент для дома, проектировщику нужно выяснить геологические данные участка. Для крупных зданий выполняют специальные геологические изыскания. В частном строительстве допустимо провести исследования самостоятельно. При этом все характеристики назначаются по визуальному осмотру.
Чтобы правильно рассчитать фундамент, почву исследуют двумя способами:
- отрывка шурфов, которые представляют собой глубокие ямы с размерами в плане 1х2 м (в среднем);
- бурение скважин ручным буром.
В первом случае на тип грунта смотрят по стенкам шурфа. Во втором — проверяют почву на лопастях бура.
Для исследования почвы проводят осмотр стенок шурфа
Исследования проводят на глубину, которая на 50 см превышает предполагаемое заложение ленты (которое назначили только по отметке промерзания). При проведении работ надо выяснить следующие характеристики:
- тип грунта в уровне подошвы;
- расположение уровня грунтовых вод (УГВ);
- наличие на участке линз слабой почвы.
Чтобы точно понять УГВ, потребуется провести исследование в нескольких точках. Минимум одна из этих точек должна находиться в низине участка. Работа в засуху не дает точного результата, поскольку влага может уйти глубоко в землю.
Линзы слабого грунта найти бывает сложно. Для этого нужно делать шурфы или скважины очень часто. В большинстве ситуаций в этом нет необходимости. Если во время строительства обнаружится такая неприятность, ее засыпают щебнем, гравием или песчано-гравийной смесью.
Если УГВ на участке находится глубоко, то можно использовать ленту глубокого заложения (более 1,5 м). При этом вода должна располагаться на 50 см ниже подошвы здания. При расположении УГВ на расстоянии менее чем 1,5 м от поверхности, разумно выбрать мелкозаглубленную конструкцию. Но такой тип имеет ограничения. Если влага находится выше, стоит рассмотреть другой вариант фундамента: плиту или сваи.
Выбор фундамента по заглублению зависит от УГВ
Чтобы выполнить расчет основания фундамента, потребуется знать прочность почвы. Характерные признаки каждого типа грунта можно найти в ГОСТ 25100-2011
Особое внимание стоит обратить на приложения к этому документу. Несущую способность каждого типа берут из таблицы ниже
| Тип основания | Максимальная несущая способность в кг/см2 |
|---|---|
| Галька с примесью глины | 4,50 |
| Гравийный | 4,00 |
| Песок крупной фракции | 6,00 |
| Песок средней фракции | 5,00 |
| Песок мелкой фракции | 4,00 |
| Песок пылеватой фракции | 2,00 |
| Суглинок или супесь | 3,50 |
| Глинистый | 6,00 |
| Просадочный | 1,50 |
| Насыпной с уплотнением | 1,50 |
| Насыпной без уплотнения | 1,50 |
Типы, которые обладают прочностью 2 и менее кг/см2, не рекомендуют использовать в качестве основания. Перед строительством потребуется выполнить их замену на песок средний или крупный.
Формула Терцаги
Формула Терцаги описывает закономерность уплотнения грунтов и их компрессионное сжатие. Для исследования грунтов редко выбирают метод трехосного сжатия ввиду его сложности, метод одноосного сжатия можно применять лишь к узкому кругу грунтов. Именно поэтому Терцаги рассматривает одноосное сжатие в жесткой таре, где стенки не дают образцу деформироваться.
По мере уплотнения, то есть сокращения объема полостей, давление возрастает. В результате становится понятно, то сумма деформаций образца составляется из пластической и остаточной деформации. (ξ1= ξp+ ξв)
Рис. 4 График нагружения грунта
При выполнении повторного нагружения основанию передаются только упругие деформации.
Расчет площади подошвы фундамента
Важное место в проектировании основания для будущей постройки занимает расчет площади подошвы фундамента. Данный этап работы проводится по формуле, представленной на рисунке ниже
Полученное в результате вычислений значение – примерная общая площадь подошвы фундамента, необходимая для того, чтобы буквально под нагрузкой не продавить грунт. Если речь идет о строительстве самого дорогостоящего – плитного монолитного фундамента (в статье расчет арматуры на фундамент вы оцените, насколько «экономично» данное решение), то можно и вовсе избежать этих расчетов, ведь достаточно залить плиту под всей площадью дома, а такой подошвы с избытком хватит для предупреждения всех сюрпризов, которые преподносит грунт.
Каждый тип грунта, в зависимости от глубины заложения, плотности и пористости, обладает своими показателями сопротивления нагрузкам. Само собой разумеется, что пласты почвы на большой глубине в результате естественной прессовки отличаются большими значениями сопротивления. Так, если вы планируете строить фундамент на глубину меньше 1,5 м, то расчетное сопротивление грунта примет несколько иное значение. В этом случае оно будет рассчитываться по формуле: R=0,005R0(100+h/3), где R0 – табличное значение расчетного сопротивления, h – глубина фундамента относительно нулевой отметки, см. В свою очередь, многое зависит от грунтовых вод, ведь повышенная влажность грунта уменьшает его сопротивление нагрузке.
Естественно, что при самостоятельном расчете фундамента под дом придется повозиться над вычислением нагрузки от возводимой конструкции, которая будет оказываться на пласты грунта под подошвой фундамента. Сюда включается:
- суммарная нагрузка от сооружения, в том числе и примерная – от фундамента (используются данные таблицы, представленной на рисунке ниже);
- нагрузка от объектов, которые будут размещены в постройке (камины, мебель, люди);
- вес сезонных нагрузок от снежного покрова. Для средней полосы принимается равным 100 кг на кв. м кровли, для южной – 50 кг, для северной – 190 кг.
Полученное в результате вычислений значение площади подошвы фундамента используется при составлении проекта фундамента: выборе ширины ленты (для ленточного монолитного основания) или площади опоры (для столбчатого, свайного типов фундаментов). Рассмотрим конкретный пример расчета фундамента для каменного дома 6 ? 8 м. О том, как подбирается арматура для фундамента, пойдет речь уже в отдельной статье.
Пример расчета фундамента
Предположим, что мы строим двухэтажный каменный дом 6 ? 8 м, проект которого предусматривает в том числе одну внутреннюю несущую стену. Масса дома с учетом всех нагрузок получилась равной 160 000 кг. Грунт – влажная глина (расчетное сопротивление – 6 кг/см2). Коэффициент условий – 1. Коэффициент надежности – 1,2. Подставляем все значения в формулу расчета площади подошвы фундамента:
S = 1,2 ? 160000 / (1 ? 6) = 32 000 см2 = 3,2 м2
Для ленточного фундамента: при общей длине ленты примерно (6+8) ? 2 + 6 (внутренняя стена) = 34 м минимальная ширина ленты составит 3,2 / 34 = 0,1 м. Это минимальное значение!
Если рассматривать фундамент для легкого деревянного дома при условии, что минимальная площадь подошвы получилась равной 1 м2, то для возведения свайного фундамента (площадь основания каждой сваи принимается равным 0,07 м2, при условии, что нижняя часть сваи в диаметре – 0,3 м) потребуется:
1 / 0,07 = 15 свай
Пример расчета
Вычисления включают в себя следующие шаги:
- подбор геометрических параметров;
- расчет бетона на фундамент;
- и расчет армирования ленточного фундамента.
Пример расчета геометрии
Для расчета фундамента возьмем двухэтажный кирпичный дом с наружной стеной 510 мм, суммарная высота наружной стены —4,5 м. Внутренних стен нет. Он расположен в г.Москва, грунт на участке — среднезернистый песок (R = 5 кг/см2). Перекрытия (2 шт., над подвалом и над первым этажом) из плит ПК, перегородки гипсокартонные высотой 2,7 м и общей протяженностью 20 м. Высота этажа — 3 м, размеры в плане — 6х6 м. Вода на участке залегает низко, поэтому принято решение строить заглубленный фундамент высотой 2 м. Крыша четырехскатная с покрытием из металла. Наклон ската — 30°.
Пример расчета начинается со сбора нагрузок в форме таблицы.
| Тип нагружения | Вычисления |
|---|---|
| Фундамент монолитный (предварительно шириной 0,6 м по периметру здания, равному 36 м) | 36м*0,6м*2м*2500кг/м3*1,3 = 140400 кг |
| Стена из кирпича | 6м*4,5м*4шт.*920 кг/м2*1,3 = 129168 кг |
| Гипсокартонные перегородки | 20м*2,7м*30кг/м2*1,1 = 1782 кг |
| Перекрытия | 2шт*6м*6м*625 кг/м2*1,2 = 54000 кг |
| Крыша | 6м*6м*60кг/м2*1,05 = 2268 кг 2268 кг/cos30° = 2607 кг |
| Полезное | 2 перекрытия*36м2*150кг/м2*1,2 = 12960 кг |
| Снеговое | 36м2*180кг/м2*1,4 = 9072 кг |
| Сумма | 349 989 кг |
В = Р/(L*R) = 349989кг/ (36000см*5кг/см2) = 1,94м. Конструкция рассчитана.
Рассчитанный размер ширины округляем до 2 м. Для ширины по всей высоте это много, достаточно будет 50 см под стены 51 см. Свес 1 см допускается (максимальный составляет 4 см в одну сторону). Ширина подошвы больше той, которая использована в расчете, но по всей высоте размер меньше первоначального. По этой причине нет необходимости переделывать вычисления с новой массой подземной конструкции.
Подсчет бетона
Перед покупкой смеси должна быть вычислена ее необходимая кубатура. Для этого потребуется просто найти объем ленты. К количеству бетона для ленточного фундамента рекомендуется прибавить запас в 5—7%.
Армирование
Арматура для ленточного фундамента нужна, чтобы скомпенсировать изгибающие воздействия. Какую арматуру использовать правильно для армирования? Здесь все зависит от высоты подземной части и ее длины. Чтобы понять, какая арматура нужна в качестве рабочей, делают простые вычисления. Расчет количества арматуры выполняется так, чтобы ее суммарное сечение составляло 0,1% от сечения бетонной конструкции. При этом есть минимальные конструктивные требования:
- Какая арматура нужна для конструкции с длиной стороны менее 3 м? Ответом будет сечение 10 мм.
- При длине стороны более 3 м потребуется 12-ти миллиметровая арматура для фундамента.
Армирование фундамента компенсирует изгибающие воздействия
Расчет выполняют приблизительно. Рассчитать арматуру более точно сможет только профессионал. Шаг рабочих прутов подбирают так, чтобы они были распределены равномерно. Желательно использовать одинаковый шаг, располагая элементы в нижней части ленты, наверху и посередине.
Дальше требуется рассчитать количество для хомутов. Они соединяют рабочие детали каркаса между собой. Раскладка арматуры в ленточном фундаменте предполагает наличие вертикальных и горизонтальных хомутов. Их изготавливают из стержней диаметром 8 мм. Шаг назначают в пределах 20—30 см. В углах шаг уменьшают в два раза.
Вычисление количества арматуры для ленточного фундамента помогает сэкономить время и деньги. Зная точное количество арматуры для каждого диаметра и ее шаг можно легко выполнить усиление ленты и закупить материалы.
На нашем сайте вы можете воспользоваться простым онлайн-калькулятором для расчета ленточного фундамента.
Источник
Постоянные нагрузки
Постоянные нагрузки от конструкций рассчитывают с использованием таблиц, каталогов и паспортных данных в которых указывается масса или плотность конкретного элемента. В таблице рассмотрим плотности часто используемых строительных материалов.
| Название материала | Плотность, кг/м3 |
|---|---|
| Кладка из кирпича: полнотелого | 1800 |
| Силикатного | 1900 |
| Пустотелого | 1300–1400 |
| Бетоны: тяжелый | 2200–2500 |
| Ячеистый | 400–1200 |
| Асфальтобетон | 2000–2200 |
| Железобетон: на тяжелом бетоне | 2500 |
| Керамзитобетон | 1600–1800 |
| Шлакобетон | 900–1200 |
| Теплоизоляторы: Керамзит | 500–900 |
| Вата минеральная | 200 |
| Пенопласт | 15–100 |
| Плиты из минеральной ваты | 300–500 |
Некоторые материалы рассчитывают исходя из их площади, а не плотности.
| Название материала | Масса 1 м2 |
|---|---|
| Плиты перекрытия ж/б: Ребристые длиной 6 м | 170 |
| Ребристые длиной 12 м | 220 |
| Пустотные | 250 |
| Кровельные и изоляционные материалы: Черепица | 50 |
| Рубероид | 1,7 |
| Асбестоцементные листы усиленного профиля | 22 |
| Покрытия пола: Ковры | 6,0 |
| Паркет штучный | 10 |
| ДСП 16 мм | 4,8 |
| Линолеум 3 мм | 4 |
К примеру, 1 м2 кирпичной стены из полнотелого кирпича толщиной 380 мм обшитой пенопластом ПСБ-25 толщиной 10 см будет обладать таким весом: 0,38×1800 + 0,1×25 = 304+2,5=303,5 кг. Зная это значение высчитывают вес всех стен и перегородок в здании. Также собирают нагрузку от собственного веса перекрытий и крыши.
К постоянным нагрузкам также относят и собственный вес самого фундамента. Его рассчитывают исходя из материала строительства и геометрических размеров. Ширина фундамента выбирается исходя из толщины стен, но не менее 300 мм. Высота (глубина заложения) в большинстве случаев зависит от глубины промерзания. Для Московской области, к примеру, она составляет около 1,8 м. То есть, с учетом просвета над грунтом, это около 2 м. Если проектируется ленточный фундамент шириной 400 мм и высотой 2 м из бетонных блоков, то вес 1 м будет составлять 0,4× 2×2500=2000 кг. Если общая длина фундамента 50 м, то он создает общую нагрузку на грунт в 100 000 кг.
Обязательно используют коэффициенты надежности, которые составляют:
- для металлоконструкций – 1,05;
- бетонных материалов плотностью выше 1600 кг/м3, деревянных, армокаменных, каменных и железобетонных конструкций – 1,1;
- бетонных плотностью меньше или равной 1600 кг/м3, выравнивающих слоев, засыпок, стяжек, отделочных слоев, выполненных на заводе – 1,2;
- то же самое, но выполненных на строительной площадке – 1,3.
С учетом этого коэффициента фундамент, запроектированный выше, будет обладать общим весом в 100 000 × 1,1 = 110 000 кг.
Алгоритм исчислений
Все расчеты производят согласно четким алгоритмам и условиям, в зависимости от результатов. Вычисление того, сколько и как долго может сопротивляться нагрузкам база, не является исключением и состоит из следующих последовательных действий:
Проектирование дома
Определение глубины промерзания грунта в зависимости от региона, где планируется стройка (обычно эти данные имеют справочный характер и их можно найти в нормативах). Есть четкое правило: глубина заложения должна превышать глубину промерзания;
Следующим шагом идет определение возможной силы давления на базис от снега. Она передается на него через конструктивные решения. За основу берется площадь крыши;
Перекрытия. Это исчисление проводится с учетом площади всех сторон здания. За основу берется равенство суммы площади сторон = площади здания
Во внимание берется количество этажей, а также пол первого этажа;
Стены – этот пункт схож с предыдущим шагом;
Предварительный расчет нагрузки на грунт зависит от площади непосредственно заливания, глубины его заложения и массы бетона, который используется для заливки;
Общий результат нагрузки на 1 м2 получается путем суммирования предыдущих итогов.
Эти данные позволяют правильно оценить надежность и долговечность, его предрасположенность к деформации и просадке. Таким образом, пройдя правильно все шаги в алгоритме, можно получить сбор нагрузок.
Предварительным этапом перед любой стройкой является произведение необходимых расчетов и анализ их результатов для возможности дальнейшей оценки. Он зачастую не дает спокойно спать проектировщикам и строителям, поскольку от него очень многое зависит.
Для исчисления, сколько же может выдержать будущее основание той или иной постройки, нужно максимально внимательно и осознанно оценить его параметры и характеристики, сопоставить их с типажом земельного участка и природными климатическими условиями.
Верно собранные исходные данные, правильность и последовательность пунктам алгоритма даст возможность понять, насколько прочным и долговечным будет базис постройки, возможны ли его повреждение и просадка, а также на каких моментах можно немного сэкономить на расходе материалов и трудозатратах.
