Основной формулой, использующейся для определения значений, является: Н = Нф + Нд. Где: Н — искомое значение (суммарная нагрузка на фундамент); Нф — нагрузка фундамента; Нд — общая нагрузка от строения (нагрузка дома).
Как рассчитывать нагрузки
Расчет постоянных нагрузок
Чтобы сделать расчет фундамента по нагрузке, нужно в первую очередь вычислить вес здания. Для этого требуется знать объемы используемых для строительства материалов и их удельный вес. Эти данные можно найти в СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника» и различных строительных справочниках. Ими пользуются проектировщики, собирая нагрузки по всем составляющим элементам конструкции. Например, чтобы вычислить вес деревянного перекрытия, нужно сложить вес балок, верхнего и нижнего настила, утеплителя, напольного покрытия, отделки потолка.
Для упрощения расчетов можно пользоваться усредненными значениями для различных конструкций в целом.
В расчет веса дома полученные значения вводятся не в «чистом» виде, а после умножения на коэффициент надежности по нагрузке. Его берут из СП (свод правил) 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия».
Расчет временных нагрузок
Далее переходят к расчету временных нагрузок, основную часть которых составляют нагрузки на перекрытия от мебели, техники, предметов быта и интерьера, людей, животных. Определить их с достаточной точностью невозможно, поэтому применяют нормативные значения из того же Свода правил. Их можно найти в таблице 8.3, где сказано, что нормативная равномерно распределенная нагрузка на межэтажные перекрытия принимается равной 150 кг/м². Её нужно умножить на площадь перекрытия, чтобы получить полную нагрузку на него.
Чтобы рассчитать вес дома с достаточным запасом надежности, необходимо учесть и временные нагрузки на чердачные перекрытия, так как на них могут храниться различные материалы и находиться люди, занимающиеся ремонтом они равны 70 кг/м².
Далее идут климатические нагрузки – снеговые и ветровые. Снеговые зависят от региона строительства, так как толщина снегового покрова в разных областях сильно отличается. В приложениях к СП 20.13330.2011 есть карта районирования территорий РФ по весу снегового покрова. Всего таких районов 8, и если для первой категории вес снега на 1 кв.м. составляет всего 80 кг, то для восьмой уже 560 кг.
При определении этой нагрузки большое значение имеет и конструктив крыши, её площадь и уклон.
Как в ручной расчет, так и в калькулятор веса дома часто не вводится ветровая нагрузка: для тяжелых капитальных зданий она несущественна и даже может иметь отрицательное значение. Но для легких сооружений с большой парусностью (заборы, беседки) ветровая нагрузка очень важна, так как создает горизонтальное и выдергивающее воздействие.
Пример расчета
Попробуем рассчитать нагрузку на фундамент для одноэтажного бревенчатого дома размером 8х10 м с двухскатной кровлей из профнастила и мансардой. Для упрощения вычислений вес дверей и оконных блоков включим в вес стен.
Вес стен
Для расчета вычисляем периметр всех несущих бревенчатых стен.
Периметр дома (8 + 10) х 2 = 36 м.
Длина двух перегородок 16 м.
Всего 52 м.
При высоте стен 3 м их площадь будет равна 52 х 3 = 156 м².
Фронтоны тоже бревенчатые, их тоже включаем в стены. Площадь двух фронтонов равна:
2 × (8 × 3) : 2 = 24 м².
Общая площадь стен и фронтонов составляет 180 м², а их объем при толщине бревна 0,25 м равен 45 м³.
Находим в таблице удельный вес одного кубометра бревенчатых стен и получаем их вес:
45 × 600 = 27000 кг = 27 т.
Вес крыши
Нагрузка на грунт, передаваемая фундаментом, включает в себя и вес кровельной конструкции. Удельный вес кровли из профнастила с деревянной стропильной системой равен 30 кг/м². Находим площадь каждого ската крыши:
5 × 10 = 50 м².
Длину ската находим по известной формуле
Итого по двум скатам 100 м².
Постоянная нагрузка от крыши:
100 × 30 = 3000 кг = 3 т.
Вес перекрытия
Учитываем вес перекрытий над 1 этажом и между первым этажом и летней не отапливаемой мансардой. Удельный вес дощатого перекрытия с плотным утеплителем равен 300 кг/м². Общий вес:
8 × 10 × 300 × 2 = 4800 кг = 4,9 т.
Теперь полученные значения можно суммировать и применять к результату коэффициент надежности, который для деревянных конструкций равен 1,1:
(27 + 3+ 4,8) × 1,1 = 38,3 т.
Временные нагрузки
Мы имеем два перекрытия общей площадью 160 м². И нормативную временную нагрузку для жилых зданий 150 кг/м². Перемножаем эти значения и получаем нагрузку от людей, мебели и перегородок 24 т.
Снеговую нагрузку определяют, умножая площадь кровли на нормативный вес снегового покрова и коэффициент уклона.
Площадь кровли известна – 100 м².
Снеговую нагрузку примем 320 кг/м².
Для крыш с уклоном 30-45 градусов действует коэффициент 0,7.
100 × 320 × 0,7 = 22400 кг = 22,4 т.
Сбор нагрузок
Расчет нагрузки фундамента завершается суммированием всех полученных значений:
38,3 + 24 + 22,4 = 84,7 т.
Такой вес будет воздействовать на основание дома из нашего примера. Однако нужно учитывать, что на те стороны, на которые опирается кровля и балки перекрытий, нагрузка будет больше, чем на остальные.
Коротко о главном
Определение нагрузки на фундамент необходимо для его проектирования. Она складывается из веса здания и таких непостоянных величин, как вес людей и домашней мебели, перегородок и лежащего на крыше снега. Приведенный в статье пример расчета сильно упрощен, такой способ можно применять только для небольших и сравнительно легких домов и второстепенных построек. Во всех остальных случаях нужен проект с более точными расчетами, учитывающими все нюансы строительства и расположения дома.
Источник: "Выставка домов. Малоэтажная страна"