Вывод: исследуемый образец № 3 –песок серый, мелкий, средней плотности, насыщенный водой с R o = 200 кПа.

2.4 Образец № 4

Образец взят из скважины № 2, глубина отбора – 8 м.

Определяют наименование грунта по числу пластичности.

Число пластичности определяется по формуле (2.12) :

I=41-23=18 – грунт относится к глинам (I>17) в соответствии с табл.Б.11.

Определяют коэффициент пористости по формуле (2.10):

,

0 ≤J L ≤0,25 – грунт полутвердый в соответствии с табл.Б.14 .

По СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений» методом двойной интерполяции находят

Вывод: исследуемый образец № 4 –глина коричневая полутвердая с R o = 260,7 кПа.

2.5 Образец № 5

Образец взят из скважины № 3, глубина отбора – 12 м.

Определяют наименование грунта по числу пластичности.

Число пластичности определяется по формуле (2.12):

I=20-13=7 – грунт относится к супесям (1I7) в соответствии с табл.Б.11.

Определяют коэффициент пористости по формуле (2.10):

,

Определяют коэффициент консистенции по формуле (2.13):

S= = 1

0,25 ≤J L ≤0,5 – грунт тугопластичный в соответствии с табл.Б.14.

Определяют расчетное сопротивление по прил.3 R=300кПа.

Вывод: исследуемый образец № 5 –супесь тугопластичная серовато-желтая с R o = 300 кПа.

3 Сбор нагрузок, действующих на фундаменты

Сбор нагрузок производят на грузовую площадь, которую устанавливают в зависимости от статической схемы сооружения. В данном случае конструктивная схема с поперечными несущими стенами, располагаемыми с модульным шагом 6,3 и 3,0 м, двумя продольными железобетонными стенами и плоскими железобетонными перекрытиями, образующими пространственную систему, обеспечивающую сейсмостойкость здания и воспринимающую все вертикальные и горизонтальные нагрузки.

Величины временных нагрузок устанавливаем в соответствии с. Коэффициенты надежности по нагрузкам g f также определяем по.

Сбор нагрузок производится от верха здания до отметки планировки.

Рисунок 3.1 - Грузовая площадь

При расчете временных нагрузок принимаем коэффициент надежности по нагрузке равным 1,4 в соответствии с . Сбор временных нагрузок на междуэтажные перекрытия с учетом понижающего коэффициента

, (3.1)

где n – число перекрытий, от которых нагрузка передается на основание;

.

Таблица 3.1 – Сбор нагрузок

4 Выбор вида основания

Судя по геологическому разрезу, площадка имеет спокойный рельеф с абсолютными отметками 129,40 м, 130,40 м, 130,70 м.

Грунт имеет выдержанное залегание грунтов. Грунты, находясь в естественном состоянии, могут служить основанием для фундаментов мелкого заложения. Для такого типа фундамента основанием будет служить слой №2 – песок пылеватый средней пластичности с R = 150 кПа.

Для свайного фундамента в качестве рабочего слоя лучше использовать слой №4 – песок мелкий средней плотности с R=260,7 кПа.

5 Выбор рационального вида фундамента

Выбор вида фундаментов производят на основе технико-экономического сравнения вариантов наиболее часто используемых в практике индустриального строительства фундаментов:

1 мелкого заложения;

2 свайных фундаментов.

Расчет производится для сечения с максимальной нагрузкой – по сечению 1-1.

5.1 Расчет фундамента мелкого заложения на естественном основании

Устанавливаем глубину заложения подошвы фундамента, зависящую от глубины промерзания, свойств основания грунтов и конструктивных особенностей сооружения.

Для города Комсомольск-на-Амуре нормативная глубина промерзания определяется по формуле

(5.10)

где L v - теплота таяния (замерзания) грунта, находится по формуле

, (5.12)

где z 0 - удельная теплота фазового превращения вода – лед,

;

суммарная природная влажность грунта, доли единицы, ;

относительное (по массе) содержание незамерзшей воды, доли единицы, находится по формуле

(5.13)

k w -коэффициент, принимаемый по таблице 1 в зависимости от числа пластичности I p и температуры грунта Т, °С;

w p -влажность грунта на границе пластичности (раскатывания), доли единицы.

Температура начала замерзания грунта, °С.

T f,m t f,m -соответственно средняя по многолетним данным температура воздуха за период отрицательных температур, °С и продолжительность этого периода, ч,;

C f -объемная теплоемкость соответственно талого и мерзлого грунта, Дж/(м 3 ×°С)

l f -теплопроводность соответственно талого и мерзлого грунта, Вт/(м×°С)

Расчетную глубину промерзания определяем по формуле

где k h – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, ,

0,4 . 2,6 = 1,04 м

Так как глубина заложения не зависит от расчетной глубины промерзания , то глубину заложения принимаем по конструктивным соображениям. В нашем случае глубину заложения откладываем от конструкции пола подвала (см.рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 Глубина заложения фундамента

2,72 – 1,2 = 1,52 м

Все последующие расчеты выполняем методом последовательных приближений в следующем порядке:

Предварительно определяют площадь подошвы фундамента по формуле

, (5.15)

R o – расчетное сопротивление грунта под подошвой фундамента, R 0 = 150кПа;

h – глубина заложения подошвы, 1,52 м;

k зап – коэффициент заполнения (принимают равным 0,85);

g - удельный вес материалов фундамента (принимают равным 25 кН/м 3).

По таблице 6.5 подбираем плиту марки ФЛ 20.12, имеющую размеры: 1,18м, 2 м, 0,5 м и стеновые блоки марки ФБС 12.4.6, имеющие размеры: 1,18м, 0,4 м, 0,58 м, стеновые блоки марки ФБС 12.4.3, имеющие размеры: 1,18 м, 0,4 м, 0,28 м.

По таблице 2 приложения 2 для песка пылеватого средней пластичности с e = 0,67 находим 29,2 о и 3,6 КПа

По таблице 5.4 , интерполируя по углу внутреннего трения φ н, находим значения коэффициентов: 1,08, 5,33, 7,73.

Определяем значение расчетного сопротивления R по формуле

где g с1 и g с2 – коэффициенты условий работы, принимаемые по табл.5.3

g с1 = 1,25 и g с2 = 1,2;

k – коэффициент, принимаемый равным 1,1, если прочностные характеристики

грунта (с и j) приняты по табл. 1.1;

М g , М q , M c – безразмерные коэффициенты, принимаемые по табл. 1.3;

k Z – коэффициент, принимаемый при b < 10 м равным 1;

b – ширина подошвы фундамента, b=2 м;

g II – расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы

фундаментов (при наличие подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м 3 ;

g 1 II – то же, залегающих выше подошвы, кН/м 3 ;

С н – расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

d 1 – глубина заложения внутренних и наружных фундаментов от пола подвала м, определяют по формуле

, (5.17)

где h S – толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м,

h cf – толщина конструкции пола подвала, h cf =0,12м;

g cf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м 3 ,

для бетона g cf =25 кН/м 3 .

Глубину до пола подвала определяют по формуле

d b =d-d 1 , (5.18)

d b =1,52-0,67=0,85м

Расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундаментов определяют по формуле

g II , (5.19)

где γ n – удельный вес грунтов соответствующих слоев, кН/м 3 ;

h n – толщина соответствующих слоев, м.

При наличие подземных вод расчетное значение удельного веса грунтов определяется с учетом взвешивающего действия воды по формуле

где γ s – удельный вес твердых частиц грунта, кН/м 3 ;

γ w – удельный вес воды, кН/м 3 ;

γ 1 =1,83×9,8=17,93 кН/м 3

γ 2 =1,9×9,8=18,62 кН/м 3

γ 3 =2×9,8=19,6 кН/м 3

Рисунок 5.2 – Геологический разрез по скважине №2

Расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундаментов определяют по формуле:

Проверяют значение среднего давления под подошвой фундамента по формуле

, (5.21)

где N f - вес фундамента, кН;

N g - вес грунта на обрезах фундамента, кН;

b – ширина фундамента, м;

l = 1 м, так как все нагрузки приведены на погонный метр.

Так как ∆<10%, следовательно, фундамент запроектирован, верно.

5.2 Расчет свайного фундамента

Проектирование свайных фундаментов ведут в соответствии с . Для центрально нагруженного фундамента расчеты выполняют в следующем порядке:

а) Определяют длину сваи:

Толщину ростверка принимают равной 0,5м.

Для определения площади условного фундамента определяют средне взвешенный угол внутреннего трения по формуле:

, (5.28)

где j i – угол внутреннего трения i-го слоя; о

h n – толщина n-го слоя грунта, м;.

Тогда находят ширину условного фундамента по формуле:

b усл = 2tgah + b 0 , (5.30)

где, h – длина сваи, м;

b 0 – расстояние между наружными гранями крайних рядов свай, м.

Песок мелкий, средней плотности с е 0 =0,66 с н =1,8 кПа и φ n =31,6 о;

1,3; М g =6,18; М с =8,43.

,

Следовательно фундамент запроектирован верно.

Рисунок 5.6 – Расчетная схема свайного фундамента

5.3 Технико-экономическое сравнение вариантов

Для ленточного и свайного фундаментов производят сравнение их стоимости по укрупненным показателям. Оценка стоимости, сравнение основных видов работ при устройстве фундаментов производят для 1 погонного метра.

Объем котлована находят по формуле

(5.30)

где, a,b – ширина котлована понизу и соответственно поверху котлована, м;

u – глубина котлована, м;

l – длина котлована, м;

Для фундаментов мелкого заложения объем котлована будет равен

Для свайного фундамента будет равен:

Сравнение стоимости фундаментов приводят в табличной форме (табл. 5.1).

Таблица 5.1- Технико-экономическое сравнение вариантов

Вывод: по предварительной оценке стоимости основных видов работ при устройстве фундаментов из 2-х вариантов экономичнее и эффективнее является фундамент мелкого заложения.

6 Расчёт фундаментов принятого вида

6.1 Расчет фундаментов мелкого заложения в сечении 2 – 2

Определяем основные размеры и рассчитываем конструкцию сборного ленточного фундамента под внутреннюю стену. Глубину заложения подошвы принимаем аналогично глубине заложения стены в сечении 1-1(см. раздел 5.1). Определяем ориентировочные размеры фундамента в плане по формуле (5.15)

По табл. 6.5 и 6.6 подбираем плиту марки ФЛ 14.12, имеющую размеры L=1,18м, b =1,4 м, h=0,3 м и стеновые блоки ФБС 12.4.3 и ФБС 12.4.6

По табл. 2 прил.2 для песка пылеватого средней пластичности с коэффициентом пористости е=0,67 находим φ н =29,2 0 и С н =3,6 кПа.

По табл. 5.4, интерполируя по φ II , находим значения коэффициентов:

1,08; М g = 5,33; М с = 7,73.

Глубину до пола подвала определяют по формуле (5.18):

d b =1,32-0,47=0,85м

По формуле (5.16) определяем расчетное значение сопротивления R:

Проверяем значение среднего давления под подошвой фундамента

Р=156,9 кПа < R=171,67 кПа, приблизительно на 8,9%, значит фундамент запроектирован верно.

Т.к. двухсторонняя фильтрация используем случай 0-1.

1) Полную стабилизированную осадку определяем по формуле

, (7.11)

где h э - мощность эквивалентного слоя, м;

m vm – средний коэффициент относительной сжимаемости грунта, МПа -1 ;

2) определяют мощность эквивалентного слоя по формуле

h э = A wm b, (7.12)

где A wm – коэффициент эквивалентного слоя, зависящий от коэффициента Пуассона, формы подошвы, жесткости фундамента принимаемый по табл. 6.10 ,

A wm =2,4 (для пылевато-глинистых грунтов);

h э = 2,4 × 2 = 4,8м

Н = 2 h э = 2 ×4,8 = 9,6 м

Рисунок 7.4

3) определяют средний относительный коэффициент сжимаемости по формуле:

, (7.13)

где h i – толщина i-го слоя грунта, м;

m n i – коэффициент относительной сжимаемости i-го слоя, МПа -1 ;

z i – расстояние от середины слоя i-го слоя до глубины 2h э, м.

4) По формуле (7.11.) найдем осадку

5) Определяют коэффициент консолидации по формуле

где g w – удельный вес воды, кН/м 3 ;

К фт – средний коэффициент фильтрации, определяемый по формуле

где Н – мощность сжимаемой толщи, м;

k ф i - коэффициент фильтрации i-го слоя грунта, см/год.

6) Вычислим время, необходимое для уплотнения грунта до заданной степени по формуле

(7.16)

год = 0,23N суток = 5,52N ч

Задаемся значениями U по таблице V.4, значения N для трапецеидального распределения уплотняющих давлений определяют по формуле

где I- величина интерполяционных коэффициентов по таблице V.5.

Данные сводим в таблицу 7.4.

Таблица 7.4

7.5 Расчет затухания осадки во времени для сечения 2-2

Расчет ведут методом эквивалентного слоя при слоистой толще грунтов в следующей последовательности:

1) определяют мощность эквивалентного слоя по формуле(7.12.)

h э = 2,4×1,4 = 3,36 м

Н = 2 h э = 2 × 3,36 = 6,72 м

Рисунок 7.5

2) Определяют средний относительный коэффициент сжимаемости по формуле(7.13.)

3) По формуле (7.11.) найдем осадку

4) Находим средний коэффициент фильтрации по формуле(7.15.)

,

5) Определяют коэффициент консолидации по формуле(7.14.):

6) Вычислим время, необходимое для уплотнения грунта до заданной степени по формуле (7.16)

год =0,9N суток =21,6N ч,

Расчет осадки S t сводим в таблицу 7.5.

Таблица 7.5 - Расчёт затухания осадки

Вывод: так как осадки во всех сечения не превышают предельных значений, то размеры фундаментов и их глубина заложения рассчитаны верно.

Рисунок 7.7– График затухания осадок во времени

8 Конструирование фундаментов

После геодезической разбивки осей здания производят установку железобетонных плит для ленточных фундаментов. Сборные фундаменты состоят из ленты, собираемой из железобетонных плит (ФЛ 20.12), и стены, собираемой из бетонных блоков. Фундаментные железобетонные плиты укладываются сплошь по длине стены.

Плиты армируют одиночными сетками или плоскими арматурными блоками, собираемыми из двух сеток: верхней, имеющей маркировочный индекс К, и нижней - С. Рабочая арматура - стержневая горячекатаная периодического профиля из стали класса A-III и проволока периодического профиля из стали класса Вр-1. Распределительная арматура - гладкая арматурная проволока из стали класса B-I.

Для обеспечения пространственной жесткости сборного фундамента предусматривают связь между продольными и поперечными стенами путем привязки их фундаментными стеновыми блоками или закладки в горизонтальные швы сеток из арматуры диаметром 8-10мм. От поверхностных и подземных вод стены защищают путем устройства отмосток и укладки горизонтальной гидроизоляции на уровне не ниже 5 см от поверхности отмостки и не выше 30 см от подготовки пола подвала. Внешняя поверхность подвальных стен защищается обмазочной изоляцией в один или в два слоя.

Защита наземных помещений от грунтовой сырости ограничивается устройством по выровненной поверхности всех стен на высоте 15-20 см от верха отмостки или тротуара непрерывной водонепроницаемой прослойки из жирного цементного раствора или одного-двух слоев рулонного материала на битуме. Этот слой составляет с бетонной подготовкой пола одно целое. В местах понижения пола устраивают дополнительную изоляцию. Для защиты подвальных и заглубленных помещений во влажных грунтах обмазку делают по оштукатуренной цементным раствором поверхности стены.

Поверхности стен подвалов защищают горизонтальной водонепроницаемой прослойкой в стене, доходящей до пола подземного помещения или подвала. Изоляцией полов подвала при низком уровне вод служит сам бетонный слой.

9. Схема производства работ

Рисунок 9.1- Размеры котлована

Размеры дна котлована в плане определяются расстояниями между наружными осями сооружения, расстояниями от этих осей до крайних уступов фундаментов, размерами дополнительных конструкций, устраиваемых около фундаментов с наружных сторон и минимальной шириной зазора (позволяющей заводить подземные части сооружения) между дополнительной конструкцией и стенкой котлована. Размеры котлована поверху складываются из размеров дна котлована, ширины откосов или конструкций крепления стенок и зазора между гранями фундаментов и откосов. Глубина котлована определяется отметкой заложения фундамента.

Рабочий слой основания предохраняют от нарушений защитным слоем грунта, который снимают только перед введением фундамента. Для отвода атмосферных осадков поверхность защитного слоя выполняется с уклоном в сторону стенок, а по периметру котлована устраиваются водоотводные канавки с уклоном в сторону приямков из которых по мере необходимости откачивают воду. Устройство канавок и зумпфов и откачка из воды производятся с соблюдением требований открытого водопонижения.

Для доставки материалов, деталей и транспортирования механизмов в котлован предусматривают спуски. Устойчивость стенок котлована обеспечивается различными видами креплений или приданием им соответствующих уклонов. Способ крепления зависит от глубины котлована, свойств и напластования грунтов, уровня и дебита подземных вод, условий производства работ, расстояния до существующих строений.

Возведение фундаментов и подземных элементов, а также засыпка пазух котлованов должны производиться сразу же вслед за разработкой грунта

Котлованы с естественными откосами устраивают в маловлажных устойчивых грунтах. При глубине котлована до 5 м стенки могут выполняться без крепления, но с уклоном и крутизной откосов, которые указаны в табл.

Крепление котлованов осуществляется шпунтовыми стенами. Деревянные шпунтовые ограждения (дощатые и брусчатые) применяют для крепления неглубоких котлованов (3...5 м). Дощатый шпунт при меняют для крепления неглубоких котлованов (3...5 м). Дощатым шпунт изготовляют из досок толщиной до 8 см, брусчатый - брусьев толщиной от 10 до 24 см. Длина шпунтин определяется глубиной их погружения, но, как правило, не превышает 8 м.

В процессе работы необходимо предохранять котлован от заполнения атмосферными осадками. Для этого следует проводить планировку поверхности вокруг котлована и обеспечить сток за пределы строительной площадки.

Разрабатывать грунт котлована и возводить фундамент нужно в сжатые сроки, не оставляя открыты дно котлована на продолжительное время (чем больше промежуток между окончанием земляных работ и устройством фундамента, тем сильнее разрушается грунт основания и откосы котлована).

После возведения фундамента, пазухи между стенами фундамента и котлована заполняется грунтом, укладываемого послойно с трамбовкой.

Для данного объема земляных работ нулевого цикла подбираем скреперный комплект землеройных машин: одноковшовый экскаватор Э1252 (с емкостью ковша 1,25м3), несколько скреперов Д – 498 (с емкостью ковша 7м3), бульдозеров Д3 – 18 (на базе трактора Т – 100), автосамосвалов ЗИЛ – ММ3 – 555.

При разработке котлована (см. рисунок 9.1) производят разработку грунта под жилое здание до отметки экскаватором ЭО 1621 с вместимостью ковша 0,15 м3. Для вывоза грунта используют автосамосвал ГАЗ-93А.

Плодородный слой почвы в основании насыпей и на площади, занимаемой различными выемками, до начала основных земляных работ должен быть снят в размерах, установленных проектом организации строительства и перемещен в отвалы для последующего использования его при рекультивации или повышении плодородия малопродуктивных угодий.

Запрещается использовать плодородный слой почвы для устройства перемычек, подсыпок и других постоянных и временных земляных сооружений

Заключение

В данном проекте был разработан наиболее рациональный фундамент под 4х-этажное жилое здание - ленточный фундамент мелкого заложения. Выбор рационального вида фундамента осуществили на основе технико-экономического сравнения двух вариантов фундаментов, наиболее часто используемых в строительстве фундаментов: мелкого заложения и свайного. Сравнение вариантов было сделано на основе их стоимости, установленной по укрупненным показателям для одного метра фундамента стоимость составила для ленточного фундамента – 791,03 руб., для свайного фундамента – 848,46 руб.

Ленточный фундамент устанавливают на отметке 128,6 м, то есть он располагается в песке пылеватом, средней плотности с R=150 кПа.

В результате расчетов приняты плиты марки ФЛ 20.12, ФЛ 14.12 и ФЛ 12.12, и стеновые блоки ФБС 12.4.6 и ФБС 12.4.3.

Для выбранного типа фундамента в трех характерных сечениях зданий был произведен расчет оснований по предельному состоянию 2 группы и сравнение полученных значений с предельными значениями равными 10 см: для сечения 1-1 осадка равна 1,61 см, для сечения 2-2 – 2,61 см, для сечения 3-3 – 2,54 см.

Было произведено конструирование фундамента; рассчитана схема производства работ нулевого цикла, а также даются краткие сведения об устройстве котлована.

Список использованных источников

1. Берлинов, М.В. Примеры расчета оснований и фундаментов: Учеб. для техникумов/ М.В. Берлинов, Б.А. Ягупов. – М.: Стройиздат, 1986. – 173с.

2. Веселов, В.А. Проектирование оснований и фундаментов: Учеб. пособие для вузов / В.А.Веселов.- М.: Стройиздат, 1990. – 304с.

3. ГОСТ 25100-82. Грунты. Классификация. – М.: Стандарты, 1982.-9с.

4. Далматов, Б.И. Механика грунтов, основания и фундаменты/Б.И. Далматов. - Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1988.-415с.

5. Куликов, О.В. Расчет фундаментов промышленных и гражданских зданий и сооружений: Метод. указания по выполнению курсового проекта/ О.В.Куликов. – Братск: БрИИ, 1988. – 20с.

6. Механика грунтов/Б.И. Далматов [и др.]. – М.: Изд-во АСВ; СПб.: СПбГА-СУ, 2000. – 204с.

7. Механика грунтов, основания и фундаменты: Учеб.пособие для строит. спец. Вузов/С.Б. Ухов [и др.]. – М.: Высш.шк., 2004. – 566с.

8. Основания, фундаменты и подземные сооружения (Справочник проектировщика)/ под ред. Е.Н. Сорочана, Ю.Г, Трофимова. – М.: Стройиздат, 1985. – 480с.

9. Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений/Б.И. Далматов [и др.]. – М.: Изд-во АСВ; СПб.: СПбГА-СУ, 2006. – 428с.

10. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений / Госстрой СССР. – М.: Стройиздат, 1985. – 40с.

11. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты / Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. – 48с.

12. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия/Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. – 36с.

13. СНиП 3.02.01-83. Основания и фундаменты/Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1983. – 39с.

14. Цытович, Н.А. Механика грунтов/Н.А. Цытович. – М.: Высш.шк., 1979. – 272с.

Мы поговорили о сборе нагрузок для случая, когда основные несущие конструкции – это стены дома. Сейчас все чаще случается, что частные жилые дома строят каркасного типа: когда несущими являются колонны, опирающиеся на столбчатые фундаменты, и воспринимающие нагрузку от перекрытий, балок, стен, перегородок, полов, крыши – в общем, всего, что в доме запроектировано. Подход к сбору нагрузок в этом случае несколько иной.

Предположим, у нас есть двухэтажный дом (второй этаж – полумансардный) каркасного типа: столбчатые фундаменты с фундаментными балками (под стены 1 этажа), монолитные колонны, монолитные перекрытия (безбалочные, только по периметру – обвязочная балка), продольные монолитные балки на втором этаже – поддерживающие конструкции крыши; деревянная крыша, наружные стены – из газобетона, перегородки – кирпичные.

Постараемся собрать нагрузки для расчета:

1) столбчатого фундамента под центральную колонну (оси 2/Б);

2) столбчатого фундамента под угловую колонну (оси 1/В);

3) столбчатого фундамента под крайнюю колонну (оси 4/Г);

4) фундаментной балки.

Выберем город проектирования (для снеговой нагрузки) – пусть это будет Николаев.

Внимание! Сечения несущих элементов (толщина перекрытия, размеры стропильных ног, колонн, балок) взяты просто для примера, их размеры не подтверждены расчетом и могут значительно отличаться от принятых.

1. Нагрузка от 1 м 2 перекрытия над первым этажом.

4 . Нагрузка от 1 м 2 кирпичной перегородки.

5 . Нагрузка от собственного веса железобетонных конструкций (на 1 пог. метр).

Теперь необходимо перейти к сбору нагрузок на фундаменты. В отличие от нагрузки на ленточный фундамент, которая определяется на погонный метр, нагрузка на столбчатый фундамент собирается в килограммах (тоннах), так как по сути является сосредоточенной и передается в виде силы N от колонны – фундаменту.

Как перейти от равномерно распределенной нагрузки к сосредоточенной? Нужно умножить ее на площадь (для нагрузки, измеряемой в кг/м 2) или на длину (для нагрузки, измеряемой в кг/м). Так, на колонну, расположенную на пересечении осей «2» и «Б» нагрузка передается с прямоугольника, обозначенного на рисунке выше розовым цветом, размеры этого прямоугольника 2,75х3 м 2 . Как определить эти размеры? По горизонтали у нас есть два пролета между соседними колоннами: один 4,5 м, второй – 1,5 м. От каждого из этих пролетов половина нагрузки приходится на одну колонну, а половина – на другую. В итоге, для нашей колонны длина сбора нагрузки будет равна:

4,5/2 + 1,5/2 = 2,25 + 0,75 = 3 м.

Точно так же определяется длина сбора нагрузки в перпендикулярном направлении:

3/2 + 2,5/2 = 1,5 + 1,25 = 2,75 м.

Площадь сбора нагрузки для колонны по оси 2/Б равна: 3*2,75=8,25 м 2 .

Но для этой же колонны площадь сбора нагрузки от крыши уже будет другой, т.к. колонны по оси «3» на втором этаже уже нет (это видно на разрезе дома), и пролет справа от колонны возрастает до 4,5 м. В табличном расчете это будет учтено.

6. Определим нагрузку на столбчатый фундамент под колонну в центре здания (по оси «2/Б»).

Пояснения:

1. Высота колонны считается от верха фундамента до низа перекрытия плюс от верха перекрытия до низа балки под коньком.

2. При подсчете нагрузки от конструкций крыши нужно обращать внимание на площадь сбора нагрузки – для наклонных элементов площадь больше, для расположенных горизонтально – меньше. В данном случае стропильные ноги, металлочерепица и обрешетка расположены наклонно и имеют большую площадь, чем расположенные горизонтально деревянные чердачные балки, утеплитель и гипсокартон. Для двух других колонн будет иная ситуация.

3. Нагрузка от веса перегородки берется от той части перегородки, которая опирается на участок перекрытия, с которого собирается нагрузка (на рисунке заштрихован розовым). Т.к. в таблице 4 собиралась нагрузка от 1 кв. метра перегородки, то ее нужно умножить на высоту и длину перегородки.

7. Определим нагрузку на столбчатый фундамент под колонну по наружной стене (по оси «1/В»).

Пояснения:

1. Высота обвязочной балки считается до низа перекрытия, чтобы не учитывать один и тот же бетон дважды.

2. Утеплитель и гипсокартон в данном случае расположены наклонно, поэтому и площадь их берется соответственно.

3. Высота перегородки из-за наклонной крыши не одинаковая. Среднюю высоту находим как сумму наименьшей и наибольшей высот перегородки (на участке, с которого собирается нагрузка), деленную на два.

8. Определим нагрузку на столбчатый фундамент под угловую колонну (по оси «4/Г»).

Пояснения:

1. Балка под стропилом расположена только вдоль оси «4», вдоль оси «Г» ее нет, поэтому длина балки берется 2,15 м. В то время как обвязочная балка идет по периметру здания, и ее длину находим сложением участков 2,15 м и 1,65 м, за вычетом 0,3 м – размер стороны колонны (чтобы не дублировать один бетон дважды).

2. Суммарная высота стены вдоль оси «Г» находится, исходя из следующих данных: 2,8 м – высота кладки на первом этаже; 1,57 м – наименьшая высота стены на втором этаже на участке, с которого собирается нагрузка; 2,32 м - наибольшая высота стены на втором этаже на участке, с которого собирается нагрузка.

9. Определим нагрузку на 1 погонный метр фундаментной балки от стены из газобетона

От веса 1 пог. метра стены первого этажа (высота стены 2,8 м)

Пояснение:

Т.к. дом каркасный, то несущими элементами в нем являются колонны, которые воспринимают нагрузку от крыши и перекрытия и передают ее на столбчатые фундаменты. Поэтому стены первого и второго этажа служат лишь заполнением и воспринимаются перекрытием и фундаментными балками как нагрузка, а сами при этом ничего не несут.

Итак, сбор нагрузки на фундамент завершен, да не совсем. Если колонны связаны с фундаментами шарнирно, то данных (вертикальных) нагрузок будет достаточно для расчета фундаментов. Если же связь колонн с фундаментами жесткая, то на фундамент от колонн будет передаваться не только вертикальная сила N (кг), но и изгибающие моменты в двух плоскостях Мх и Му (кг*м) и поперечные силы Qx и Qy (кг). Для их определения нужно посчитать колонны первого этажа и найти моменты и поперечные силы в нижнем сечении. В данном примере они будут небольшими, но все-таки будут, игнорировать их при расчете фундаментов нельзя.

В продолжение этого расчета читайте статью "Сбор ветровых нагрузок в каркасном доме" в ней мы приблизимся к определению моментов и поперечных сил для расчета фундамента.

Внимание! Для удобства ответов на ваши вопросы создан новый раздел "БЕСПЛАТНАЯ КОНСУЛЬТАЦИЯ" .

В комментариях к этой статье прошу задавать вопросы только по статье.

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

• 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 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

АВ=ВС – неизвестно

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

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