Действительно, фундаменты являются главными конструкциями практически для любого сооружения. И поэтому к ним должны предъявляться особые требования. В частности их подбор нужно производить исключительно по расчету, в котором учитывается будущий вес конструкций, опирающиеся на фундамент. Другими словами, необходимо произвести сбор нагрузок на фундамент.
Общая нагрузка на фундамент складывается из следующих нагрузок:
1. Крыша и кровля.
Сюда входят вес конструкций крыши (стропила, обрешетка, железобетонная плита покрытия и т.д.), вес кровельного «пирога» (утеплитель, профнастил, металлочерепица, ондулин и т.д.), а также снеговая и ветровая нагрузки.
О том, как собирается нагрузка на кровлю, вы также можете найти на данном сайте.
2. Межэтажные перекрытия.
Данный раздел включает вес несущих элементов перекрытия (железобетонные плиты перекрытия, деревянные и металлические балки), вес элементов покрытия пола и отделки (доски, ламинат, линолеум, штукатурка потолка и т.д). Кроме этого, здесь необходимо учитывать временные нагрузки от перегородок, людей, мебели и т.д.
О том, как это делается, вы можете узнать из специальной статьи, где рассмотрены примеры сбора нагрузок на перекрытие.
3. Покрытие.
В том случае, если, например, ваш дом имеет холодный чердак, т.е. комнат для проживания там не предусматривается и утеплитель располагается не в крыше, а над последним этажом, то это нужно учесть в отдельной категории.
Обычно здесь учитывается вес несущих элементов перекрытия и теплоизоляционного материала (минплита, пенополистирол, керамзит и т.д.). Редко к ним прибавляется цементно-песчаная стяжка.
4. Подвальное перекрытие.
Если пол первого этажа опирается на стены, то его необходимо учитывать при сборе нагрузок на фундамент. В том случае, если пол устроен по грунту, то он передает нагрузку непосредственно на грунт, а не на фундамент. И, следовательно, его учитывать не нужно.
Данная нагрузка получается суммированием следующих масс: конструкции перекрытия (ж/б плита, балки и т.д.), «пирог» пола (ламинат, паркет, Ц/П стяжка, гидроизоляционные и теплоизоляционные материалы), временные нагрузки (перегородки, люди, мебель и т.д.).
В том же случае, если у вас 4 несущих стены при тех же условиях, то грузовая площадь на стены собирается следующим образом.
Ну, а если дом снабжен внутренними несущими стенами, то необходимо сложить 2 грузовых площади с каждого полупролета. Но об этом в примере ниже.
5. Вертикальные конструкции.
К таким конструкциям относятся несущие стены и колонны, а также, собственно, фундамент.
Далее рассмотрим пример сбора нагрузок на ленточный фундамент.
Пример сбора нагрузок на фундамент
Исходные данные:
Предполагается строительство жилого 2-х этажного дома с холодным чердаком и двухскатной крышей. Опирание крыши производится на две крайних стены и одну стену под коньком. Подвал не предусмотрен.
Конструкции, которые могли бы задержать снег на крыше, не предусмотрены.
План фундамента.
Разрез дома, с действующими нагрузками.
Требуется:
Сбор нагрузок на внутреннюю несущую стену.
Определяем нагрузки, действующие на 1 м 2 грузовой площади (кг/м 2 ) всех конструкций, нагрузка которых передается на фундамент.
Расчеты строительных конструкций, как правило, начинают со сбора нагрузок. Что бы правильно собрать нагрузки, необходимы справочные данные и учет требований строительных норм и правил. Этот раздел содержит некоторые данные, собранные из нормативных документов, которыми приходится часто пользоваться.
Если необходимо быстро собрать нагрузки и посмотреть как это делается, то переходим на эту страницу:
При выполнении расчетов строительных конструкций следует учитывать все стадии работы конструкций:
Основные характеристики нагрузок устанавливает СНиП 2.01.07-85* НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ
Классификация нагрузок.
Нагрузки бывают нормативные и расчетные.
Нормативные нагрузки, как правило, используются для расчета по деформациям и на выносливость, т.к. коэффициент надежности по нагрузке равен 1.
Расчетные нагрузки используются для расчетов на прочность и устойчивость.
В зависимости от продолжительности нагрузки бывают:
Длительные нагрузки действуют продолжительное время, например нагрузки от оборудования или временных перегородок.
Кратковременные нагрузки появляются и исчезают за относительно короткий промежуток времени. Например, снеговые и ветровые нагрузки.
Особые нагрузки — это воздействие на конструкций вызванное землетрясениями, авариями, разрушениями, пожарами и т.п.
Сочетания нагрузок.
Сочетания нагрузок бывают двух типов: основное и особое.
Основное сочетание нагрузок включает в себя постоянные нагрузки и не менее двух временных нагрузок. Постоянные нагрузки умножают на коэффициент сочетания равный 0,95, а кратковременные нагрузки умножают на коэффициент сочетания равный 0,9.
Особое сочетание нагрузок включает в себя основное сочетание нагрузок плюс особая нагрузка, которая принимается с коэффициентом сочетания равным 1.
В основных сочетаниях при учете трех и более кратковременных нагрузок их расчетные значения допускается умножать на коэффициент сочетания y2, принимаемый для первой (по степени влияния) кратковременной нагрузки — 1,0, для второй — 0,8, для остальных — 0,6.
Начинаем публикацию статей по расчету кирпичных стен. Прежде, чем приступить к расчетам, необходимо собрать нагрузки. На стены здания в пределах каждого этажа действуют нагрузки от вышележащих этажей, нагрузки от плит перекрытия рассматриваемого этажа и собственный вес отдельных участков стен.
Для начала давайте определимся, какие же нагрузки бывают?
Нагрузки бывают:
Также они классифицируются на:
— временные, которые в свою очередь бывают:
К постоянным относится собственный вес конструкций, который находится путем умножения объема на плотность.
К кратковременным относятся нагрузки от людей, снега, ветра (полные значения) и пр.
В СНиПе указаны дополнительно особые нагрузки, но в данном примере они нас не интересуют.
Давайте для наглядности представим, что нам необходимо произвести сбор нагрузок на стену первого этажа двухэтажного коттеджа. Высота этажа 3м, длина 6м. Перекрытия железобетонные толщиной 220мм. Для упрощения расчетов принимаем плоскую рулонную кровлю.
Для начала произведем подсчет нагрузок на 1 м 2 перекрытия и покрытия и внесем данные в таблицу. Предположим, что пол второго этажа состоит из стяжки, поверх которой уложен ламинат. Покрытие второго этажа состоит из пароизоляции, утеплителя, цементно-песчаной стяжки и трехслойного гидроизоляционного ковра.
Собственный вес плиты перекрытия 0,22м*1м*1м*2,5 т/м 3
Теперь нам нужно определить грузовую площадь. Чтобы лучше понять, что такое грузовая площадь, посмотрим на картинку ниже.
Если нагрузка собирается для 1 погонного метра стены, то грузовая площадь будет равна произведению 1-го метра на половину расстояния между наружной и внутренней несущей стеной.
Таким образом, для рассматриваемого нами участка кладки грузовая площадь будет равна 1м*2м=2м 2
Перемножив грузовую площадь на значения из таблицы, получим нагрузку от перекрытия и покрытия для 1 погонного метра кирпичной кладки.
От покрытия:
Полная P2= 0,994*2=1,988 тонны
От перекрытия:
Полная P1= 0,89*2=1,8 тонн
Вес 1 погонного метра равен:
Полная нагрузка, которая действует на 1 пог.м кладки первого этажа составит:
Для дальнейших расчетов нам также понадобится значение длительной продольной силы. Она равна сумме постоянной нагрузки от перекрытий и покрытий, веса вышележащих стен и длительной временной от перекрытий и покрытий. В нашем примере длительную временную мы не рассматривали.
Теперь, когда все нагрузки собраны, можно приступать к Расчету стены на прочность.
Сбор нагрузок на фундамент или сколько весит мой дом
Калькулятор Вес-Дома-Онлайн v.1.0
Расчет веса дома с учетом снеговой и эксплуатационной нагрузки на перекрытия (расчет вертикальных нагрузок на фундамент). Калькулятор реализован на основе СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия (актуал. версия СНиП 2.01.07-85).
Пример расчета
Дом из газобетона размерами 10х12м одноэтажный с жилой мансардой.
Входные данные
Размеры дома
Длина наружных стен: 2 * (10 + 12) = 44 м
Длина внутренней стены: 12 м
Общая длина стен: 44 + 12 = 56 м
Высота дома с учетом цоколя = Высота стен цоколя + Высота стен 1-го этажа + Высота стен мансарды + Высота фронтонов = 0.4 + 3 + 1.2 + 2.9 = 7.5 м
Для нахождения высоты фронтонов и площади кровли воспользуемся формулами из тригонометрии.
АВС – равнобедренный треугольник
АС = 10 м (в калькуляторе расстояние между осями АГ)
Угол ВАС = Угол ВСА = 30⁰
ВС = AC * ½ * 1/ cos(30⁰) = 10 * 1/2 * 1/0.87 = 5.7 м
BD = BC * sin(30⁰) = 5.7 * 0.5 = 2.9 м (высота фронтона)
Площадь треугольника АВС (площадь фронтона) = ½ * BC * AC * sin(30⁰) = ½ * 5.7 * 10 * 0.5 = 14
Площадь кровли = 2 * BC * 12 (в калькуляторе расстояние между осями 12) = 2 * 5.7 * 12 = 139 м2
Площадь наружных стен = (Высота цоколя + Высота 1-го этажа + Высота стен мансарды) * Длину наружных стен + Площадь двух фронтонов = ( 0.4 + 3 + 1.2) * 44 + 2 * 14 = 230 м2
Площадь внутренних стен = (Высота цоколя + Высота 1-го этажа ) * Длина внутренних стен = (0.4 + 3) * 12 = 41м2 (Мансарда без внутренней несущей стены. Конек подпирают колоны, которые в расчете не участвуют из-за малого веса).
Общая площадь перекрытий = Длина дома * Ширина дома * (Кол-во этажей + 1) = 10 * 12 * (1 + 1) = 240 м2
Расчет нагрузок
Крыша
Город застройки: Санкт-Петербург
По карте снеговых районов РФ город Санкт-Петербург относится к 3 району. Расчетная снеговая нагрузка для данного района составляет 180 кг/м2.
Снеговая нагрузка на крышу = Расчетная снеговая нагрузка * Площадь кровли * Коэффициент (зависит от угла наклона крыши) = 180 * 139 * 1 = 25 020 кг = 25 т
(коэффициент, зависящий от уклона кровли. При 60 градусов снеговая нагрузка не учитывается. До 30 градусов коэфф = 1, от 31-59 градусов коэфф. рассчитывается интерполяцией)
Масса кровли = Площадь кровли * Масса материала кровли = 139 * 30 = 4 170 кг = 4 т
Общая нагрузка на стены чердака = Снеговая нагрузка на крышу + Масса кровли = 25 + 4 = 29 т
Важно!Удельные нагрузки материалов показаны в конце данного примера.
Мансарда (чердак)
Масса наружных стен = (Площадь стен мансарды + Площадь стен фронтонов) * (Масса материала наружных стен + Масса материала фасада) = (1.2 * 44 + 28) * (210 + 130) = 27 472 кг = 27 т
Масса внутренних стен = 0
Масса чердачного перекрытия = Площадь чердачного перекрытия * Масса материала перекрытия = 10 * 12 * 350 = 42 000 кг = 42 т
Эксплуатационная нагрузка перекрытия = Расчетная эксплуатационная нагрузка * Площадь перекрытия = 195 * 120 = 23 400 кг = 23 т
Общая нагрузка на стены 1-го этажа = Общая нагрузка на стены чердака + Масса наружных стен мансарды + Масса чердачного перекрытия + Эксплуатационная нагрузка перекрытия = 29 + 27 + 42 + 23 = 121 т
1 этаж
Масса наружных стен 1-го этажа = Площадь наружных стен * (Масса материала наружных стен + Масса материала фасада) = 3 *44 * (210 + 130) = 44 880 кг = 45 т
Масса внутренних стен 1-го этажа = Площадь внутренних стен * Масса материала внутренних стен = 3 * 12 * 160 = 5 760кг = 6 т
Масса перекрытия цоколя = Площадь перекрытия * Масса материала перекрытия = 10 * 12 * 350 = 42 000 кг = 42 т
Эксплуатационная нагрузка перекрытия = Расчетная эксплуатационная нагрузка * Площадь перекрытия = 195 * 120 = 23 400 кг = 23 т
Общая нагрузка на стены 1-го этажа = Общая нагрузка на стены 1-го этажа + Масса наружных стен 1-го этажа + Масса внутренних стен 1-го этажа + Масса перекрытия цоколя + Эксплуатационная нагрузка перекрытия = 121 + 45 + 6 + 42 + 23 = 237 т
Цоколь
Масса цоколя = Площадь цоколя * Масса материала цоколя = 0.4 * (44 + 12) * 1330 = 29 792 кг = 30 т
Общая нагрузка на фундамент = Общая нагрузка на стены 1-го этажа + Масса цоколя = 237 + 30 = 267 т
Вес дома с учетом нагрузок
Общая нагрузка на фундамент с учетом коэффициента запаса = 267 *1.3 = 347 т
Погонный вес дома при равномерно распределенной нагрузке на фундамент = Общая нагрузка на фундамент с учетом коэффициента запаса / Общая длина стен = 347 / 56 = 6,2 т/м.п. = 62 кН/м
При выборе расчета нагрузок по несущим стенам (пятистенок – 2 наружных несущих + 1 внутренняя несущая) получились следующие результаты:
Погонный вес наружных несущих стен (оси А и Г в калькуляторе) = Площадь 1-ой наружной несущей стены цоколя * Масса материал стены цоколя + Площадь 1-ой наружной несущей стены * (Масса материала стены + Масса материала фасада) + ¼ * Общая нагрузка на стены чердака + ¼ * (Масса материала чердачного перекрытия + Эксплуатационная нагрузка чердачного перекрытия) + ¼ * Общая нагрузка на стены чердака + ¼ * (Масса материала перекрытия цоколя + Эксплуатационная нагрузка перекрытия цоколя) = (0.4 * 12 * 1.33) + (3 + 1.2) * 12 * (0.210 + 0.130) + ¼ * 29 + ¼ * (42 + 23) + + ¼ * (42 + 23) = 6.4 + 17.2 + 7.25 + 16.25 + 16.25 = 63т = 5.2 т/м.п. = 52 кН
С учетом коэффициента запаса = Погонный вес наружных стен * Коэффициент запаса прочности = 5.2 *1.3 = 6.8 т/м.п. = 68 кН
Погонный вес внутренней несущей стены (оси Б) = Площадь внутренней несущей стены цоколя * Масса материала стены цоколя +Площадь несущей стены * Масса материала внутренней несущей стены * Высота несущей стены + ½ * Общая нагрузка на стены чердака + ½ * (Масса материала чердачного перекрытия + Эксплуатационная нагрузка чердачного перекрытия) + ½ * Общая нагрузка на стены чердака + ½ * (Масса материала перекрытия цоколя + Эксплуатационная нагрузка перекрытия цоколя) = 0.4 * 12 * 1.33 + 3 * 12 * 0.16 + ½ * 29 + ½ * (42 + 23) + ½ * (42 + 23) = 6.4 + 5.76 + 14.5 + 32.5 + 32.5 = 92 т = 7.6 т/м.п. = 76 кН
С учетом коэффициента запаса = Погонный вес внутренней несущей стены * Коэффициента запаса прочности = 7.6 *1.3 = 9.9 т/м.п. = 99 кН
Проще всего, как всегда, рассмотреть вопрос на примерах.
Пример 1. Лестница из сборных ступеней и монолитных площадок по косоурам. Требуется собрать нагрузку от косоуров на стены.
Как определить крутящий момент в балке
При расчете сборных или монолитных железобетонных балок (ригелей) всегда нужно внимательно относиться к крутящему моменту. Очень часто расчет на кручение требует увеличить сечение или армирование балки. Сечение балки при кручении эффективней увеличивать в ширину (увеличение балки по высоте дает малый эффект), оптимально при кручении уходить от прямоугольного сечения к квадратному.
В каких ситуациях в балке возникает крутящий момент?
Как собрать нагрузку на ленточный фундамент в каркасном здании
Очень часто встречается ситуация: монолитный дом каркасный, но в подвале наружные стены монолитные, и колонны каркаса опираются на эти стены. Возникает проблема: как сосредоточенные нагрузки от колонн будут передаваться на ленточный фундамент? Нужно ли делать уширения под колоннами или оставить ровную ленту? Ответы на эти вопросы вы найдете в статье.
Прежде всего, рассмотрим ситуацию: что происходит с нагрузкой, если колонны опираются на стену подвала? Остается ли она сосредоточенной? Или превращается в равномерно распределенную?
Запомните, если колонны опираются на сплошную монолитную стену, даже если в стене сделаны пилястры, нагрузка все равно будет распространяться вниз под углом 45 градусов. Ну просто не сможет нагрузка идти строго вниз, не растекаясь по стене. В итоге, у нас получится такая картина, как на рисунке выше: от каждой сосредоточенной силы вниз расходится нагрузка, растекаясь по треугольнику. При высоте стены 3 м основание такого треугольника для средних колонн равно 6 м (это видно по рисунку), а для крайних – 3 м. Причем, обратите внимания, для средних колонн мы берем всю нагрузку, а для крайних – только половину, т.к. вторая половина придется на перпендикулярную стену (как показано на рисунке справа). Если же перпендикулярной стены нет, то вся нагрузка от крайней колонны придется на эту стену и распределится по длине 3 м.
