Как рассчитать максимальную нагрузку на фундамент дома

Фундамент – это ключевой элемент любого дома, без которого сооружение не способно длительное время выдерживать резкие порывы ветра, проливные дожди и воздействие грунтовых вод. Но подобрать оптимальное основание довольно сложно, исходя исключительно из финансовых возможностей и геодезических исследований.

Для того чтобы выбрать оптимальное решение, а также построить действительно мощный, надежный и долговечный фундамент, нужно провести тщательные расчеты. И один из основных – это расчет нагрузки на фундамент.

Существует множество формул для таких расчетов, но все они нуждаются в сборе подробной информации о будущем здании и далеко не всегда частный застройщик способен ее собрать. Но сделать это нужно, причем сбор и систематизацию данных нужно делать максимально четко и правильно.

В чем суть такого расчета?

Всем известен тот факт, что основную нагрузку на грунт создает не фундамент, а сам дом, ведь даже монолитная железобетонная плита может весить в минимум полтора-два раза меньше, чем несущие стены и перекрытия здания в целом. Также и само основание имеет способность воздействовать на грунт за счет не только своей массы, но и сопротивления вертикальным и горизонтальным подвижкам почвы.

Также здесь всегда учитывается сопротивление давлению грунтовых и дождевых вод, с которым вода давит на боковые стенки основания и хочет сдвинуть его со своего места. Поэтому, расчет нагрузки на любое основание – это сбор всех основных данных, связанных с конкретным зданием, а также выбор оптимального по техническим данным фундамента. Условно, нагрузка на фундамент – это сбор и сумма следующих показателей:

• масса самого здания;
• масса будущего фундамента и его тип;
• прочность и несущие свойства грунта;
• климатические характеристики территории и строение почвы;
• масса используемых строительных материалов.

Если проанализировать все такие факторы, тогда станет понятно, что проект будущего фундамента возможен только после длительных расчетов. И в них неизбежно будут учтены все перечисленные выше показатели. Только тогда получится правильно подобрать и рассчитать фундамент, способный выдержать длительные нагрузки и прослужить десятилетия без реконструкции.

Что собой представляет масса здания?

Многие проектировщики считают, что для расчета массы здания будет достаточно получить данные о несущих стенах и перекрытиях. На самом деле, все не так просто.

Масса здания – это суммарная масса всех строительных материалов, необходимая для возведения несущих и промежуточных стен, а также способность стен выдерживать массу перекрытий и конструкций крыши с учетом снегового фактора. Поэтому, масса здания – это сумма:

1. Масс конструкций несущих стен, промежуточных стенок, перегородок и перекрытий.
2. Массы крыши вместе с кровельными материалами, несущими балками и стопорами, обеспечивающими способность зданию выдерживать резкие порывы ветра.
3. Вес коммуникаций, труб и канализационных систем, проектируемых и будущих.
4. Массы строительных материалов и изделий для фундамента, обеспечивающих способность выдерживать грунтовые подвижки и воздействие влаги.
5. Мебели и бытовой техники (принимается часто 1−5% от массы несущих стен здания).

Таким образом, провести расчет массы самого здания можно только по проекту. Причем, часто сделать это правильно, технически не представляется возможным.

Обычный сбор информации о сооружении тут не поможет, нужно обращаться к услугам производителей, которые предоставят всю информацию о строительных материалах, запроектированных в данном индивидуальном здании. Также возможны ошибки в расчетах, поэтому лучше сразу использовать готовые формулы.

Что такое нагрузка на фундамент?

В это определение входит несколько параметров:

• постоянная нагрузка от дома (масса самого здания);
• временная нагрузка за счет климатических факторов, таких как ветер, дождь, снеговой покрыв на крыше, обильный мощный ливень;
• нагрузка от установленной в здании техники и интерьера (практически незначительная, часто не учитывается). При правильных расчетах рекомендуется добавлять коэффициент 1,05.

Профессиональные проектировщики, особенно пристальное внимание, обращают на расчет площади опоры основания на грунт. Тут осуществляется сбор и систематизация информации о структуре грунта, его несущей способности, а также типа и степени армирования фундамента. Пренебрегать такими показателями нельзя, ведь от них зависит выбор типа основания. Что позволяет сделать расчет нагрузки на фундамент:

1. Можно изначально подобрать оптимальное место для будущего дома. Ведь от размера нагрузки зависит способность здания противостоять подвижкам почвы и ветрам, а глубина залегания грунтовых вод – это место расположения дома.
2. Предотвратить разрушение несущих стен дома.
3. Предотвратить проседание грунта.
4. Снизить расходы на строительные материалы, ведь при правильном выборе фундамента можно использовать прочные и легкие строительные материалы.

Теперь пора попробовать самостоятельно рассчитать нагрузку на фундамент одноэтажного дома, сделанного из кирпича сплошной кладки, толщина стен составляет 50 см, площадь дома 10х10 метра (100 м²), есть подвальное помещение с железобетонными перекрытиями. Перекрытие первого этажа деревянное. Крыша двухскатная, имеет уклон 25 градусов, покрыта металлочерепицей.

Дом будет строиться в Подмосковье, тип грунта – суглинок, пористость 0,5. Сам фундамент ленточного типа, будет сделан из пористого бетона, толщина стенок ленты составляет 40 см (как и толщина стен). Все представленные данные можно выбрать из справочников, а также данные о почвах запросить в геодезической службе. Таким образом, для расчетов собраны все необходимые исходные данные, и можно приступать к расчету нагрузки фундамента такого здания.

Итак, рассмотрим последовательность расчета нагрузки на фундамент.

Глубина фундамента

Глубина монтажа основания в целом зависит от глубины промерзания почвы и типа грунта. Тут стоит использовать справочные данные:

Учитывая, что глубина заложения фундамента должна быть больше, чем допустимая глубина промерзания почвы, тогда принимается значение 140 см. Но есть также и исключения.

Итак, с учетом обеих таблиц получается, что глубина заложения фундамента должна составлять не менее 140 см, причем тип грунта тут не играет существенной роли.

Нагрузка кровли

Нагрузка всегда ложится на несущие стены и перекрытия, если балки имеют способность передавать нагрузку на промежуточные элементы дома. Для обычной двухскатной крыши с небольшим углом наклона конструктивно предусматривается две равноценные наклонные деревянные стороны, нагрузка от которых равномерно распределяется между всеми несущими стенами.

Поэтому, тут нужно рассчитать площадь проекции крыши на горизонтальную поверхность, затем умножить ее на удельную массу строительных материалов для возведения крыши:

1. Расчет площади проекции крыши. Учитывая, что площадь дома составляет 80 м², тогда проекция также будет составлять 80 м².
2. Длина фундамента – это сумма двух самых длинных сторон, на которые опирается крыша и несущие стены. Составляет она 10 х 2=20 м.
3. Площадь фундамента составляет 20 х 0,4=8 м².
4. Материал кровли – металлочерепица, угол наклона составляет 25º, поэтому нагрузка от кровли суммарно будет составлять 80/8 х 30=300 кг/м².

Расчет нагрузки от снежной массы

Для крыш с большим углом наклона и оборудованных снеговой защитой, нагрузка будет минимальной. Многие проектировщики ее стараются не принимать во внимание. Но такая особенность кровли не относится к крышам с углом наклона до 10º или плоских конструкций. Тогда расчет снеговой нагрузки нужно делать в обязательном порядке и дополнительно усиливать чердачное помещение.

Нагрузка от перекрытий

Перекрытия также опираются на две основные несущие стены, но возможна нагрузка и на промежуточные перекрытия. При этом, принцип расчета практически не отличается, только нужно учитывать особенности перекрытий, а также материала, из которых они сделаны.

Площадь перекрытий всегда равна площади этажа (самого здания), поэтому тут достаточно только знать количество этажей, наличие или отсутствие подвальных помещений, а также материал перекрытия. Рассчитывается нагрузка следующим образом:

1. Площадь перекрытий равна 80 м². В доме есть их два − железобетонное над первым этажом и деревянное на стальных балках между подвалом и первым этажом.
2. Масса железобетонного перекрытия составит 80 х 500=40000 кг (где 500 – это удельная масса квадратного метра железобетона).
3. Масса деревянного перекрытия составляет 80 х 200=16000 кг.
4. Суммарная нагрузка на 1 м² составляет (40000+16000)/8=7000 кг/м².

Нагрузка несущих стен

Нагрузка всех стен – это масса несущих стен, промежуточных конструкций, умноженная на удельный вес используемых строительных материалов. Полученный результат умножают на толщину стен и делят на периметр дома. Для примера можно посчитать нагрузку всех стен, сделанных из полнотелого кирпича:

1. Площадь стен: 3 х (10 х 2+8 х 2)=108 м².
2. Объем – 108 х 0,4=43,2 м².
3. Масса всех стен составит: 43,2 х 1800=77760 кг.
4. Площадь фундамента: (10 х 2+8 х 2)*0,4=14,4 м².
5. Нагрузка стен: 77760/14,4=5400 кг.

Нагрузка основания на единицу площади грунта

Итак, главный этап расчета нагрузки на фундамент. Именно по этому параметру и выбирается оптимальный фундамент, а также проверяется правильность выбора запроектированной конструкции и способность ее выдержать массу здания.

Рассчитывается она способом умножения объема фундамента на плотность используемого строительного материала, полученный результат делится на площадь фундамента. Объем рассчитывается как произведение глубины погружения основания на толщину стен здания, она будет условно составлять 20,2 м³, а это масса 36360 кг при плотности пористого бетона 1800. Таким образом, суммарная нагрузка на грунт будет составлять не менее 2525 кг/м².

Условное сопротивление грунта подбирается по таблицам СНиП 2.02.01—83. Для этого суммируются все нагрузки от стен, крыши, перекрытий, а также фундамента, и затем проверяется полученное значение по таблицам.

Рассчитать ленточный фундамент на первый взгляд сложно, но на практике сделать расчет можно и самостоятельно, достаточно только внимательно сделать сбор всей информации и итоговую калькуляцию. Намного сложнее рассчитывается свайно-ростверковые основания, монолитная плита в свою очередь вообще практически не нуждается в расчетах. Количество материала на фундамент Вы можете рассчитать на нашем онлайн калькуляторе.