При проектировании фундаментов для выбора конструкции и назначения размеров необходимы определенные данные. Пока не будет известно значение максимальной нагрузки, производить расчет фундамента бессмысленно. Очень часто применяют такой термин, как сбор нагрузок на фундамент. Это название лучше раскрывает смысл расчета.
Нормативным документом, регламентирующим действия при определении нагрузок, являются строительные нормы и правила СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия.
Виды нагрузок
В процессе строительства и эксплуатации на фундамент действуют несколько видов нагрузок:
- вес строительных конструкций здания;
- снеговая нагрузка;
- эксплуатационная нагрузка (люди, животные, мебель, оборудование).
Каждый вид нагрузки рассчитывается отдельно, а потом все значения суммируются.
Кроме того, принято разделять нагрузки на постоянные, временные и особые.
К постоянным нагрузкам относятся вес строительных конструкций и стационарного оборудования, устанавливаемого в здании. Эти величины являются, как правило, самыми важными и учет их обязателен. К временным – снеговая, гололедная, нагрузки, вес людей и их имущества, мебели. К особым воздействиям причисляют сейсмические, взрывные и нагрузки от нестандартных деформаций основания вследствие изменений структуры грунта.
Расчет фундамента производится по сочетаниям нагрузок, то есть с учетом вероятности одновременного воздействия постоянных, временных и особых. Учитываются сочетания применением особого коэффициента, снижающего значение, полученное при суммировании нагрузок .
Для частного строительства сочетания нагрузок можно не учитывать из-за сравнительно небольшого объема. Необходимо только обязательно включить в расчет особые нагрузки, если существует вероятность их возникновения.
Вес строительных конструкций
При расчете нагрузок обязательно учитывается вес следующих конструкций:
- фундамент;
- стены;
- перекрытия;
- лестничные марши;
- перегородки;
- кровля.
Вес стандартных заполнений оконных и дверных проемов при проектировании частного дома можно не учитывать, так как он не превысит вес стен и перегородок.
При расчете необходимо полученное значение умножить на коэффициент надежности ϒϝ.
| Конструкции сооружений: | коэффициент надежности ϒϝ
|
| 1. металлические | 1,05
|
| 2. бетонные (со средней плотностью более 1600 кг/куб. м), железобетонные, каменные, армокаменные, деревянные
|
1,10
|
| 3. бетонные (со средней плотностью 1600 кг/куб. м и менее), изоляционные, выравнивающие, отделочные слои (плиты, рулонные материалы, засыпки, стяжки и т.п.) | 1,30 |
Фундамент
Поскольку в будущем величина нагрузки будет использована для расчета площади подошвы фундамента, необходимо принимать во внимание и его вес, так как он тоже оказывает давление на грунт.
Чтобы определить вес фундамента, нужно просто умножить объем конструкции на объемный вес материала. Чаще всего фундамент выполняется из сборного или монолитного железобетона. Объемный вес материала ленточного или столбчатого фундамента равен 2000-2100 кг/куб. м. Для сплошного (плитного) фундамента эта величина составит уже 2500 кг/куб. м, так как в такой конструкции намного больше стальной арматуры.
Стены
Стенами называются конструктивные элементы здания, ограждающие или разделяющие его по всей высоте, независимо от количества этажей. На несущие стены опираются перекрытия и кровля. Нагрузка, производимая стенами, зависит от их толщины, высоты и объемного веса материала. Для определения веса стен нужно высчитать объем материала и умножить на его объемный вес (плотность). Кроме основного конструктивного материала нужно учитывать еще и вес утеплителя, а также облицовочных материалов.
| Наименование строительных материалов: | Объемный вес, кг/куб. м |
| 1. бетон | до 2400 |
| 2. бетон высокопрочный | 2000-2800 |
| 3. бетон пористый | 350-1000 |
| 4. блок газосиликатный | 200-600 |
| 5. блок керамзитобетонный, пенобетонный | 500-1200 |
| 6. железобетон | до 2500 |
| 7. сайдинг виниловый | 800-1550 |
| 8. камень натуральный | 800-2500 |
| 9. кирпич строительный | 1000-2200 |
| 10. пенопласт | 10-25 |
| 11. экструдированный полистирол | 15-30 |
| 12. дерево | 420-1200 |
Перекрытия
Вес перекрытий можно определить, умножив объем материала на плотность. Если перекрытия из железобетонных пустотных плит, то их вес будет на 30% меньше, чем у монолитного железобетона. Вес перекрытий, выполненных по деревянным балкам, можно определить, зная объем необходимых пиломатериалов и плотность древесины. При расчете нагрузки, создаваемой перекрытием, нужно учитывать и вес напольных покрытий, а также вес теплоизоляции, если перекрытие утепленное.
Лестничные марши
Лестничные площадки и марши опираются на стены и перекрытия. Их вес также нужно учитывать. Чтобы упрощенно определить, какую нагрузку производят лестницы, достаточно перемножить площадь лестницы и высоты подступенка, а потом учесть уклон марша, то есть полученное значение разделить на cos α, где α – угол наклона. Умножив полученное значение на количество этажей здания, можно получить объем материала лестницы. Далее все, как обычно, объем умножается на плотность материала и получается вес. Если и перекрытия, и лестницы выполнены из одинакового материала, например, из железобетона, то можно отдельно не учитывать вес лестниц. При этом, производя расчет фундамента, площадь перекрытий нужно принимать без вычета площади лестниц.
Перегородки
Вес перегородок рассчитывается аналогично весу стен.
Вес перегородок обязательно нужно учитывать, как нагрузку от строительных конструкций при проектировании каждого перекрытия, на котором перегородки установлены.
Кровля
Чтобы рассчитать вес кровли, необходимо знать вес материалов, которые применяются при ее изготовлении, включая утеплитель и пароизоляцию. В индивидуальном строительстве обычно применяют скатные кровли выполненные по деревянным стропилам. В качестве покрытия кровли используются асбестоцементные листы (шифер), керамическая черепица, стальные профилированные листы.
| Наименование строительных материалов: | Объемный вес, кг/куб. м |
| 1. черепица кровельная керамическая или цементная | до 2200 |
| 2. шифер | до 2800 |
| 3. профилированные металлические листы (металлочерепица) | 5-10 |
| 4. экструдированный полистирол | 15-30 |
| 5. стекловата, минвата | 15-250 |
| 6. пенопласт | 10-25 |
| 7. дерево | 420-1200 |
Как влияет снеговая нагрузка на расчет фундамента
Нагрузку от выпавшего снега – Sg, следует принимать в зависимости от снегового района, в котором находится будущий объект строительства.
| Снеговые районы
|
I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII |
| Sg, кг/кв. м | 80 | 120 | 180 | 240 | 320 | 400 | 480 | 560 |
Карта снеговых нагрузок
Для определения снеговой нагрузки величина Sg умножается на площадь кровли (для скатных кровель – на площадь горизонтальной проекции).
Эксплуатационные нагрузки
Нормативные нагрузки на перекрытия рассчитываются с учетом следующих данных:
| Здания и помещения: | Нормативные значения нагрузок, кг/кв.м |
| 1. Помещения жилых зданий, детских садов, домов отдыха, пансионатов | 30 |
| 2. Служебные, бытовые помещения, офисы | 70 |
| 3. Кабинеты, лаборатории | 100 |
| 4. Читальные залы | 70 |
| 5. Обеденные залы | 100 |
| 6. Торговые, выставочные залы | 140 |
| 7. Книгохранилища, архивы | 500 |
Эти значения учитывают нахождение обычного количества людей в помещении, наличие необходимой мебели или технологического оборудования.
Для расчета фундамента достаточно произвести укрупненный расчет нагрузок, который будет учитывать только общее назначение здания.
Если же данные о нагрузке будут использоваться для расчета конструкций, например, перекрытий, то следует принимать во внимание нагрузку по каждому помещению. Например, если в доме планируется наличие библиотеки, то при проектировании перекрытий под это помещение нужно применять нормативное значение нагрузки, как для книгохранилища.
