Конечно, существуют и слабые грунты с несущей способностью ниже среднего. Это нужно учитывать и не пренебрегать геотехническими исследованиями на месте.
Сколько весит дом: расчет фундамента с примерами
Чтобы построить фундамент дома, необходимо сначала его рассчитать: Рассчитайте вес строения и сравните его с несущей способностью почвы на прилегающей территории. Это поможет вам выбрать оптимальный тип фундамента (ленточный фундамент, свайный фундамент, плитный фундамент, свайный фундамент, винтовой фундамент) и определить площадь фундамента.
Расчет фундамента выполняется в несколько этапов:
- Определение веса дома без учета фундамента.
- Определение снеговой и ветровой нагрузок.
- Определение несущей способности грунта.
- Подбор оптимального типа фундамента.
- Расчет площади подошвы фундамента.
Вес дома без учета фундамента
Если у вас есть смета, то вам повезло: для расчета веса дома вам нужно знать только вес всех материалов. Если нет, то вам необходимо произвести расчет. Затем рассчитайте объем каждого материала в смете, учтите вес и сложите общую сумму. Это даст вам общее давление на фундамент дома.
Мы не будем сейчас приводить массу всех возможных материалов, так как выбор материалов очень широк. Вы можете легко найти эти свойства вместе со всеми необходимыми материалами в каталоге ГдеМатериалы. Мы перечислим только основные конструктивные элементы, необходимые для расчета фундамента:
- Вес стен зависит от строительного материала из которого они сделаны.
- Давление от элементов крыши. В конструкцию крыши входят — стропила, обрешетка, кровля, утеплитель.
- Вес межэтажных перекрытий определяется материалом самих перекрытий и плотностью используемого утеплителя.
- Эксплуатационная или полезная нагрузка. Сюда входит вес мебели, одежды, различной домашней техники — всего, что не является частью строительных конструкций. Эта нагрузка распределяется равномерно по всей площади перекрытий. В среднем для цокольного и межэтажного перекрытия жилых домов она составляет 210 кг/м2, для чердачного перекрытия 105 кг/м2.
Снеговая нагрузка
Отлично подходит для любой местности. Вес снежного покрова в вашей местности можно найти в СНиП 2.01.07-85* «Напряжения и деформации». В этом СНиПе в приложении 5 есть карта, по которой вы можете определить эти данные. Вот некоторые из них:
Все значения даны для горизонтальной проекции крыши — снежный покров давит на нее только сверху. Поэтому при расчетах берите не площадь крыши, а только горизонтальную проекцию.
Ветровая нагрузка
Давление ветра рассчитать сложно. Оно зависит от многих факторов: положения по отношению к направлению ветра, материала стен и крыши, формы здания и т.д. Однако его можно рассчитать по упрощенной формуле.
Однако ее можно рассчитать по упрощенной формуле:
Ветровая нагрузка = (15 * h + 40)*S,
где h — высота от земли до верха здания, а S — площадь здания.
Несущая способность грунта
Почва может быть совершенно разной на каждой строительной площадке. Даже если у вашего соседа такой же тип почвы, на вашем участке он может быть совершенно другим.
В зависимости от типа почвы на участке будет меняться несущая способность фундамента. Для расчетов в большинстве случаев необходимо значение, указывающее максимальную нагрузку в кг на 1 см2 поверхности. Классифицируйте грунты в зависимости от их прочности:
Теперь вы можете выбрать и рассчитать оптимальный тип фундамента. Давайте сделаем это на примере.
Пример расчета фундамента
Рассчитайте примерный вес дома 6х6 из сосновых бревен естественной влажности. Рассчитайте массу стен, пола и крыши:
Примите общую массу дома равной 13384 кг. Добавим сюда живую или эксплуатационную нагрузку — возьмем средние значения. Наш дом 6х6 имеет площадь 36 м2 и состоит из одного этажа и чердака. Рассчитаем:
36 м 2 * 210 кг/м 2 = 7 560 кг.
36 м 2 * 105 кг/м 2 = 3780 кг.
Прибавляем и получаем 11340 кг.
Теперь мы хотим определить нагрузку от снежного покрова. Предположим, что наш дом находится в Москве, площадь горизонтального свеса крыши составляет 49 м 2. Из таблицы видно, что Москва находится в III климатической зоне и снеговая нагрузка составляет 180 кг/м 2 .
49 м 2 * 180 кг/м 2 = 8 820 кг.
Теперь определим ветровую нагрузку. Наш дом имеет площадь пола 36 м 2 и высоту 5,5 м.
(15*5,5 м+40)*36 м 2 = 4410 кг.
Масса дома составляет 13384 кг. Нагрузки: полезная нагрузка — 11340 кг, снеговая нагрузка — 8820 кг, ветровая нагрузка — 4410 кг.
Итого 37954 кг, и мы должны добавить еще 30% на возможные ошибки в расчетах. В итоге нагрузка на фундамент составляет 49340 кг.
Теперь нам нужно решить, какой тип фундамента для нас оптимален. Допустим, у нас песчаный грунт с несущей способностью 2 кг/см2. Если мы разделим нагрузку на фундамент на несущую способность грунта, то получим площадь основания фундамента:
49340 / 2 =24670 см 2 .
Зная площадь, которую должен занимать фундамент, мы можем выбрать наиболее подходящий фундамент.
Ленточный фундамент
Давайте сначала рассмотрим возможность создания ленточного фундамента для нашего дома. Разделите площадь основания фундамента на длину ленточного фундамента. Не забудьте о внутренней несущей стене — в этом случае длина фундамента составит 30 м или 3000 см.
Это означает, что минимальная ширина ленточного фундамента составляет чуть больше 8 см. Но ширина фундамента должна быть больше толщины стен, а если дом строится из бревна диаметром 20 см, то минимальная ширина должна быть больше 20 см.
Рассчитайте необходимое количество бетона. Если почва песчаная, то фундамент можно закладывать на глубину 0,5 м. Умножьте длину, ширину и глубину фундамента:
30 * 0,5 * 0,2 = 3 м 3 — именно столько бетона необходимо для фундамента ленты нашего дома.
Столбчатый фундамент
Такой же фокус проделываем с фундаментом с колоннами. Колонны будем строить с шагом 1,5 м — нам понадобится 19 штук. Можно взять и большее число, тогда диаметр колонн уменьшится. Если разделить общую площадь фундамента на количество колонн, то получится площадь основания одной колонны:
24670 / 19=1298,4 см2 .
Поперечное сечение сваи квадратное, поэтому берем квадратный корень из этого числа и получаем размер сваи 36х36 см.
Фундамент из свай должен быть заложен на глубину промерзания грунта. Для Москвы это примерно 1,4 м. Рассчитайте необходимое количество бетона:
0,36*0,36*1,4*19=3,4 м 3 .
Получается, что при всех этих условиях эффективнее строить ленточный фундамент. Для расчета мы взяли песчаную почву — для нее глубина фундамента минимальна. Если на вашем участке мерзлая глинистая почва, то фундамент должен быть в два-три раза глубже. Не забудьте учесть этот фактор в своих расчетах.
Принципы расчета фундаментов и типы нагрузок
При расчете фундамента необходимо выбрать тип и геометрические особенности, учитывая все факторы, которые будут влиять на эксплуатацию строения. Также определите несущую способность грунта по отношению к весу дома. Для начала важно рассчитать нагрузку, которая будет действовать на фундамент. Она зависит от веса дома и некоторых других воздействий.
В целом, все воздействия на фундамент делятся на временные:
Временные воздействия также делятся на краткосрочные, долгосрочные и специфические.
К постоянным воздействиям относятся вес самих строений и давление земляных масс на фундамент. Эти нагрузки начинаются сразу после начала строительства и продолжаются в течение всего срока службы сооружения.
Временные нагрузки возникают в определенные периоды времени во время строительства или эксплуатации здания. К ним относятся:
- длительные – вес оборудования, мебели, материалов;
- кратковременные – транспортные нагрузки, снег, ветер.
При расчете все действия суммируются и распределяются по общей длине фундамента или количеству свай.
Постоянные нагрузки
Постоянные нагрузки конструкций рассчитываются по таблицам, спискам и спецификациям, в которых указана масса или плотность конкретного элемента. В таблице приведен обзор плотностей наиболее часто используемых строительных материалов.
| Обозначение 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 рассчитываются на основе площади их поверхности, а не плотности.
| Обозначение 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 |
Например, стена площадью 1 м2 из кирпича толщиной 380 мм, покрытая полистиролом EPS-25 толщиной 10 см, имеет следующий вес: 0,38×1800 + 0,1×25 = 304 + 2,5 = 303,5 кг. Используйте это значение для расчета веса всех стен и перегородок в здании. Также определите собственный вес перекрытий и крыши.
Мертвая нагрузка также включает в себя мертвый вес самого фундамента. Он рассчитывается на основе строительного материала и геометрических размеров. Ширина фундамента выбирается исходя из толщины стен, но не менее 300 мм. Высота в большинстве случаев зависит от глубины промерзания почвы. Для Московской области, например, она составляет около 1,8 м. То есть, с учетом расстояния над землей, она составляет около 2 м. Если вы проектируете фундамент с лентами из бетонных блоков шириной 400 мм и высотой 2 м, то вес 1 м составляет 0,4×2×2500=2000 кг. Если общая длина фундамента составляет 50 м, то общая нагрузка на пол составляет 100 000 кг.
Необходимо использовать коэффициент безопасности, который выглядит следующим образом:
- 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.
Используя этот коэффициент, общий вес фундамента, спроектированного выше, составляет 100 000 × 1,1 = 110 000 кг.
Сбор нагрузок на фундамент или сколько весит мой дом
Рассчитайте вес дома с учетом снеговой нагрузки и нагрузки от обслуживания плиты (расчет вертикальных нагрузок на фундамент). Калькулятор основан на СП 20.13330.2011 Нагрузки и действия (действующая версия СНиП 2.01.07-85).
- Конструктивная схема здания: пятистенок (с одной внутренней несущей стеной по длинной стороне дома)
- Размер дома: 10х12м
- Количество этажей: 1 этаж + мансарда
- Снеговой район РФ (для определения снеговой нагрузки): г.Санкт-Петербург – 3 район
- Материал кровли: металлочерепица
- Угол наклона крыши: 30⁰
- Конструктивная схема: схема 1 (мансарда)
- Высота стен мансарды: 1.2м
- Отделка фасадов мансарды: кирпич лицевой фактурный 250х60х65
- Материал наружных стен мансарды: газобетон D500, 400мм
- Материал внутренних стен мансарды: не участвует (конек подпирают колоны, которые в расчете не участвуют из-за малого веса)
- Эксплуатационная нагрузка на перекрытия: 195кг/м2 – жилая мансарда
- Высота первого этажа: 3м
- Отделка фасадов 1 этажа: кирпич лицевой фактурный 250х60х65
- Материал наружных стен 1 этажа: газобетон D500, 400мм
- Материал внутренних стен этажа: газобетон D500, 300мм
- Высота цоколя: 0.4м
- Материал цоколя: кирпич полнотелый (кладка в 2 кирпича), 510мм
Размеры дома
Длина внешней стены: 2 * (10 + 12) = 44 м.
Длина внутренней стены: 12 м
Общая длина стен: 44 + 12 = 56 м
Высота жилища с учетом подвала = высота стены подвала + высота стены 1-го этажа + высота стены мансарды + высота стены чердака + высота фронтона = 0,4 + 3 + 1,2 + 2,9 = 7,5 м.
Используя формулы тригонометрии, вычислим высоту фронтона и площадь крыши.
ABC — равнобедренный треугольник
AC = 10 м (расстояние между осями AG на калькуляторе).
Угол ABC = Угол AC = 30⁰.
AC = AC * AC * ½ * 1/ cos(30⁰) = 10 * 1/2 * 1/0,87 = 5,7 м.
BD = BC * BC * sin(30⁰) = 5,7 * 0,5 = 2,9 м (высота фронтона).
Площадь треугольника ABC (площадь фронтона) = ½ * BC * AC * sin(30⁰) = ½ * 5,7 * 10 * 0,5 = 14
Площадь крыши = 2 * BC * 12 (на калькуляторе расстояние между осями равно 12) = 2 * 5,7 * 12 = 139 м2
Площадь наружных стен = (высота подвала + 1-го этажа + высота чердака) * длина наружной стены + два фронтона = ( 0,4 + 3 + 1,2) * 44 + 2 * 14 = 230 м2
Площадь внутренней стены = (подвал + высота 1-го этажа) * длина внутренней стены = (0,4 + 3) * 12 = 41 м2 (Чердак без несущей внутренней стены. Конёк крыши поддерживается колоннами, которые не включены в расчёт из-за их малого веса).
Общая площадь этажа = длина дома * ширина дома * (количество этажей + 1) = 10 * 12 * (1 + 1) = 240 м2.
Расчет нагрузок
Крыша
Город, в котором находится здание: Санкт-Петербург
Согласно карте снеговых регионов Российской Федерации, город Санкт-Петербург относится к региону 3. Расчетная снеговая нагрузка для этого региона составляет 180 кг/м2.
Снеговая нагрузка на крышу = Расчетная снеговая нагрузка * Площадь крыши * Коэффициент (зависит от угла наклона крыши) = 180 * 139 * 1 = 25 020 кг = 25 т.
(Коэффициент зависит от угла наклона крыши. До 60 градусов снеговая нагрузка не учитывается. До 30 градусов коэффициент = 1, с 31-59 градусов коэффициент рассчитывается интерполяцией).
ГОСТы, книги, программы
ГОСТы
Для более точного расчета добавлена дополнительная нагрузка: Ориентация цементного пола и стен. Если у вас дом на 3 этажа, а раствор предусмотрен только для 2, то при толщине раствора в 50мм выбирайте 100мм. Думаю, что с ориентацией стен проблем возникнуть не должно. Алгоритм расчета: площадь внутренних стен *2 (выравнивание с 2-х сторон) + площадь внешних стен (здесь у нас есть небольшой запас по толщине стен, так как выравнивание производится внутри дома, а не снаружи). В калькуляторе элементы, которые не учитываются, рассчитываются по большей стороне. Позвольте мне объяснить. В калькуляторе нет понятия жилой площади. Функциональная нагрузка пола, стяжки и масса пола рассчитываются на площадь, равную площади дома на поэтажном плане. То есть, если дом 10х12м, то нагрузки рассчитываются для 120м2. Калькулятор не учитывает окна и двери, несмотря на то, что они имеют меньшую массу, чем стены (особенно кирпичные или монолитные кладки). Поэтому при выборе коэффициента безопасности учитывайте, что уже есть некоторый существующий запас.
Я добавил полы по грунту для 1-го этажа. Есть одна небольшая особенность. Если вы хотите рассчитать вес дома, включая раствор, вам следует выбрать общую толщину раствора для всех этажей без учета раствора на первом этаже.
Если у меня вальмовая крыша, нагрузка будет примерно такой же, как и для двускатной крыши?
uistoka: Конечно, будут небольшие различия, но не большие. У двускатной крыши есть фасад, у вальмовой — нет. Я думаю, что площадь крыши и снеговая нагрузка примерно одинаковы при одинаковом угле наклона. Вам просто нужно вычесть вес фасадов из конечного результата (с учетом коэффициента запаса, если он используется).
1. я не смог найти нагрузку поезда на 1 и 2 этажах. только на чердаках. Это так и задумано? «Таблица № 29. Расчетные нагрузки, действующие на кровлю по СНиП 2.01. 07-85 Расчетное значение нагрузки (кг/м2) Здания и помещения Отделы жилых домов, дошкольные учреждения, дома престарелых, административные здания, фонды, научные учреждения, учебные корпуса, рекреационные зоны промышленных предприятий и общественных учреждений и лаборатории научных, медицинских и учебных заведений 240 общежития, гостиницы и т.д. 195» (с), А. Дачник 2. В книге А. Дачника написано про ветровые нагрузки на фундаменты. На практике ветровая нагрузка на фундаменты рассчитывается примерно по эмпирической формуле: «Рассчитаем ветровую нагрузку на фундамент нашего дома площадью 100 м2 и высотой 7 метров: 100 х (40 + 15 х 7) = 14500 кг» (с.), А. Дачник. 3. «Дано. Расчетная общая нагрузка дома на грунт 191 000 кгс 3. Общая длина фундамента по периметру дома с двумя внутренними зонами 56 м 4. Несущая способность глины в помещении 1 кг/см2. (В расчетах предпочтительно использовать минимальные значения несущей способности грунта, если они достоверно не известны). Решение. Находим минимальную ширину фундамента: делим общую нагрузку на длину фундамента и несущую способность грунта: 191000 / 5600 / 1 = 34, 1 см. Это дает минимальную ширину для ленточного фундамента мелкого заложения 34,1 (35) см. Ваши единицы измерения кН можно легко перевести в кг. Пожалуйста, воспринимайте все это как помощь компьютеру, а не как поиск ошибки в системе. 🙂 Книга очень достойная, много информации. Я думаю, что вам обязательно стоит изучить этот материал при проектировании собственного фундамента. Некоторые главы книги можно пропустить, модифицировав компьютер. 🙂
Сбор нагрузок на фундамент.
Представьте себе ситуацию, которая иногда случается в наши дни. Человек приходит в строительную компанию и говорит: «Я хочу нанять вас для строительства двухэтажного кирпичного дома с гаражом. У меня есть только одно условие. Так как у меня небольшой бюджет, вы можете построить дом без фундамента, вы не понимаете? Как вы думаете, каким будет ответ? С вероятностью 99% ответ будет таким: «Извините, но это невозможно, потому что фундамент — это основа любого дома. Без него он просто рухнет».
На самом деле, фундаменты — это самые важные конструкции практически для любого здания. И как к таковым, к ним должны предъявляться особые требования. В частности, их следует выбирать только на основании расчета, учитывающего будущий вес конструкций, опирающихся на фундамент. Другими словами, необходимо рассчитать нагрузки на фундамент.
Эта процедура должна проводиться в соответствии со СНиП 2.01.07-85* (Санитарные правила 20.13330.2011) с изменениями и дополнениями.
Общая нагрузка на фундамент складывается из следующих нагрузок:
Она включает в себя вес конструкций крыши (балки, обрешетка, железобетонная плита и т.д.), вес кровельного «пирога» (утеплитель, профили, металлические панели, ондулин и т.д.) и снеговые и ветровые нагрузки.
На этом сайте также рассказывается, как определить нагрузку на крышу.
Иногда к этим нагрузкам добавляется временная нагрузка — вес человека во время обслуживания крыши, который составляет 100 кг/м2.
2. перекрытия между этажами.
В этот раздел входит вес несущих элементов перекрытия (железобетонные плиты перекрытия, деревянные и металлические балки), вес покрытия пола и элементов отделки (панели, ламинат, линолеум, гипсовые потолки и т.д.). Кроме того, необходимо учитывать временные нагрузки, вызванные перегородками, людьми, мебелью и т.д.
Как это сделать, вы можете узнать в специальной статье, посвященной примерам учета нагрузок на перекрытия.
Например, если в вашем доме есть холодный чердак, то есть нет жилых помещений, а изоляция находится не на крыше, а над потолком верхнего этажа, то это следует учитывать в отдельной категории.
Обычно учитывается вес несущих элементов перекрытия и изоляционного материала (минеральная вата, пенополистирол, керамзит и т.д.). В редких случаях добавляется цементно-песчаная стяжка.
Временная нагрузка на чердак составляет 70 кг/м2 .
4. потолок подвала.
Если пол первого этажа опирается на стены, это необходимо учитывать при расчете нагрузок на фундамент. Если пол опирается на грунт, он передает нагрузку непосредственно на грунт, а не на фундамент. Поэтому ее не нужно учитывать.
Эта нагрузка представляет собой сумму следующих весов: конструкция пола (плита, балка и т.д.), покрытие пола (ламинат, паркет, раствор D/P, гидроизоляционные и теплоизоляционные материалы), временные нагрузки (перегородки, люди, мебель и т.д.).
Примечание: Чтобы иметь возможность передавать перечисленные выше нагрузки на фундамент, необходимо знать площадь нагрузки. Площадь нагрузки — это нагрузка, которую несут несущие конструкции. Для здания с двумя несущими стенами на расстоянии 5 м друг от друга, на которые опирается пол, площадь нагрузки для каждой стены составляет 2,5 м — 1 м = 2,5 м 2. Эта цифра затем умножается на нагрузку, выраженную в кг/м 2, чтобы получить кг или, другими словами, вес, который должен быть поддержан фундаментом. Если вы хотите получить равномерно распределенную нагрузку (кг/м), просто разделите это значение на 1 м.
Пример сбора нагрузок на фундамент.
Исходные данные:
Предположим строительство двухэтажного дома с холодным чердаком и двухскатной крышей. Крыша опирается на две торцевые стены и на стену под коньком. Подвал отсутствует.
Местонахождение — Нижегородская область.
Тип объекта — поселение.
Размеры дома — 9,5х10 м по внешним границам фундамента.
Угол наклона крыши — 35°.
Высота здания — 9,93 м.
Фундамент — монолитный ленточный из железобетона шириной 500 и 400 мм и высотой 1 900 мм.
Цоколь — керамическая плитка шириной 500 и 400 мм и высотой 730 мм.
Наружные стены — газосиликат плотностью 500 кг/м 3. Толщина стены 500 мм и высота 6 850 мм.
Несущие внутренние стены — газосиликат плотностью 500 кг/м 3. Толщина стены 400 мм и высота 6 850 мм.
Перекрытия и крыша выполнены из дерева.
Конструкции для удержания снега на крыше не предусмотрены.
Поперечное сечение жилища с приложенными нагрузками.
Требуется:
Рассчитайте нагрузки на центральную ленту фундамента, расположенную под внутренней несущей стеной, если площадь опоры от пола составляет 4,05 м 2, а от крыши — 5,9 м 2 .
Сбор нагрузок на внутреннюю несущую стену.
Определите нагрузки, приходящиеся на 1 м 2 несущей поверхности (кг/м 2 ) для всех конструкций, нагрузка от которых передается на фундамент.
Рекомендация: Хорошая обзорная статья, из которой можно узнать, как сделать примерный расчет нагрузок на фундаменты. Для общего развития вы можете изучить, как концентрируются нагрузки. Однако, если у вас нет опыта и практики, чтобы не потратить деньги впустую, следует обратиться за профессиональной консультацией, например, к инженеру или проектировщику. Нет причин безрассудно рисковать своим сооружением!
