Збір навантажень на фундамент та на ґрунт: як розрахувати вагу будинку
Жодна будівля не можна ставити на ґрунт без фундаменту – основи, що рівномірно передає вагу споруди на ґрунт, що забезпечує стійкість і цілісність конструкцій. Для визначення його параметрів необхідний збір навантажень на фундамент та порівняння отриманого значення з несучою здатністю ґрунту. Від правильності розрахунків залежатиме термін служби будинку, його комфортність та безпека проживання в ньому.
Які навантаження потрібно враховувати
Усі навантаження, що впливають на фундамент, поділяються на постійні та тимчасові.
Постійні
До постійних ставляться навантаження, створювані вагою всіх конструктивних частин будинку – стін, перекриттів, покрівлі, колон, що несуть, і т.д. А на ґрунт тисне ще й вага самого фундаменту.
У нескладних випадках допоможе здійснити розрахунок ваги будинку калькулятор, який можна знайти на багатьох будівельних сайтах. Але краще, щоб цією роботою займався спеціаліст-проектувальник.
Постійне навантаження на фундамент складається з ваги наступних конструкцій:
- дахи – ваги крокв, решетування, підпокрівельного пирога та покриття (профнастил, шифер, черепиця тощо);
- несучих та самонесучих стін, постійних перегородок, опорних колон;
- дверних та віконних блоків;
- сходових конструкцій;
- міжповерхових перекриттів – балок, плит, тепло- та звукоізоляції, бетонної стяжки, покриття підлоги;
- перекриття холодного горища з урахуванням утеплювача;
- перекриття підвалу, якщо воно має опору на стіни;
На замітку! Якщо підлога першого поверху влаштований по ґрунту, то його вага не враховується, тому що навантаження від нього на фундамент не передається.
Також до розрахунку навантажень на фундамент включається його власна вага.
Тимчасові
Тимчасові навантаження поділяються на тривалі, короткочасні та спеціальні.
- До тривалих навантажень відносять вагу тимчасових перегородок, важкого обладнання, меблів.
- До короткочасних – вага людей і тварин, які постійно мешкають у будинку, а також снігове та вітрове навантаження.
- До особливих - сейсмічні, вибухові та інші навантаження, що рідко виникають.
Як розраховувати навантаження
Розрахунок постійних навантажень
Щоб розрахувати фундамент по навантаженню, потрібно в першу чергу обчислити вагу будівлі. Для цього потрібно знати обсяги матеріалів, що використовуються для будівництва, та їх питому вагу. Ці дані можна знайти в СНиП II-3-79 «Будівельна теплотехніка» та різних будівельних довідниках. Ними користуються проектувальники, збираючи навантаження по всіх складових елементів конструкції. Наприклад, щоб обчислити вагу дерев'яного перекриття, потрібно скласти вагу балок, верхнього та нижнього настилу, утеплювача, покриття для підлоги, обробки стелі.
Для спрощення розрахунків можна скористатися усередненими значеннями для різних конструкцій загалом.
У розрахунок ваги будинку отримані значення вводяться над «чистому» вигляді, а після множення на коефіцієнт надійності по навантаженню. Його беруть із СП (зведення правил) 20.13330.2011 «Навантаження та впливи».
Розрахунок тимчасових навантажень
Далі переходять до розрахунку тимчасових навантажень, основну частину яких складають навантаження на перекриття меблів, техніки, предметів побуту та інтер'єру, людей, тварин. Визначити їх із достатньою точністю неможливо, тому застосовують нормативні значення з того ж Зведення правил. Їх можна знайти в таблиці 8.3, де сказано, що нормативне рівномірно розподілене навантаження на міжповерхові перекриття приймається 150 кг/м². Її потрібно помножити на площу перекриття, щоб отримати повне навантаження на нього.
Щоб розрахувати вагу будинку з достатнім запасом надійності, необхідно врахувати і тимчасові навантаження на горищні перекриття, так як на них можуть зберігатися різні матеріали і перебувати люди, які займаються ремонтом, вони дорівнюють 70 кг/м².
Корисне відео
Далі йдуть кліматичні навантаження – снігові та вітрові. Снігові залежать від регіону будівництва, оскільки товщина снігового покриву у різних областях дуже відрізняється. У додатках до СП 20.13330.2011 є мапа районування територій РФ за вагою снігового покриву. Усього таких районів 8, а якщо для першої категорії вага снігу на 1 кв.м. складає всього 80 кг, то для восьмої вже 560 кг.
При визначенні цього навантаження велике значення має конструктив даху, її площа і ухил.
Як у ручний розрахунок, так і в калькулятор ваги будинку часто не вводиться вітрове навантаження: для важких капітальних будівель воно несуттєве і навіть може мати негативне значення. Але для легких споруд з великою парусністю (огорожі, альтанки) вітрове навантаження дуже важливе, тому що створює горизонтальний вплив, що висмикує.
Приклад розрахунку
Спробуємо розрахувати навантаження на фундамент для одноповерхового зробленого з колод будинку розміром 8х10 м з двосхилим покрівлею з профнастилу і мансардою. Для спрощення обчислень вага дверей та віконних блоків включимо у вагу стін.
Вага стін
Для розрахунку обчислюємо периметр усіх несучих зроблених з колод стін.
- Периметр будинку (8+10) х 2 = 36 м.
- Довжина двох перегородок 16м.
- Усього 52 м.
При висоті стін 3 м їх площа дорівнюватиме 52 х 3 = 156 м².
Фронтони теж зроблені з колод, їх теж включаємо в стіни. Площа двох фронтонів дорівнює:
2 × (8 × 3) : 2 = 24 м².
Загальна площа стін та фронтонів становить 180 м ², а їх обсяг при товщині колоди 0,25 м дорівнює 45 м ³.
Знаходимо в таблиці питому вагу одного кубометра зроблених з колод стін і отримуємо їх вагу:
45 × 600 = 27000 кг = 27 тонн.
Вага даху
Навантаження на грунт, що передається фундаментом, включає і вагу покрівельної конструкції. Питома вага покрівлі з профнастилу з дерев'яною кроквяною системою дорівнює 30 кг/м². Знаходимо площу кожного схилу даху:
5 × 10 = 50 м².
Разом по двох скатах 100 м ².
Постійне навантаження від даху:
100 × 30 = 3000 кг = 3 тонни.
Вага перекриття
Враховуємо вагу перекриттів над 1 поверхом і між першим поверхом і літньою мансардою, що не опалюється. Питома вага дощатого перекриття із щільним утеплювачом дорівнює 300 кг/м². Загальна вага:
8 × 10 × 300 × 2 = 4800 кг = 4,9 тонни.
Тепер отримані значення можна підсумовувати та застосовувати до результату коефіцієнт надійності, який для дерев'яних конструкцій дорівнює 1,1:
(27 + 3+ 4,8) × 1,1 = 38,3 т.
Зверніть увагу! Для проектування важливе навантаження не тільки на основу будинку, а й на ґрунт, тому до розрахунку додається вага фундаменту, який обчислюється перемноженням його обсягу на питому вагу бетону та коефіцієнт надійності для бетону.
Тимчасові навантаження
Ми маємо два перекриття загальною площею 160 м ². І нормативне тимчасове навантаження для житлових будівель 150 кг/м2. Перемножуємо ці значення та отримуємо навантаження від людей, меблів та перегородок 24 т.
Снігове навантаження визначають, помножуючи площу покрівлі на нормативну вагу снігового покриву та коефіцієнт ухилу.
- Площа покрівлі відома – 100 м ².
- Снігове навантаження приймемо 320 кг/м².
- Для дахів із ухилом 30-45 градусів діє коефіцієнт 0,7.
100 × 320 × 0,7 = 22400 кг = 22,4 тонни.
Збір навантажень
Розрахунок навантаження фундаменту завершується підсумовуванням усіх отриманих значень:
38,3 + 24 + 22,4 = 84,7 т.
Така вага впливатиме на основу будинку з нашого прикладу. Однак потрібно враховувати, що на ті сторони, на які спирається покрівля та балки перекриттів, навантаження буде більшим, ніж на інші.
Висновок
Визначення навантаження на фундамент необхідне його проектування. Вона складається з ваги будівлі і таких непостійних величин, як вага людей і домашніх меблів, перегородок і снігу, що лежить на даху. Наведений у статті приклад розрахунку дуже спрощений, такий спосіб можна застосовувати лише для невеликих та порівняно легких будинків та другорядних будівель. В інших випадках потрібен проект з більш точними розрахунками, що враховують всі нюанси будівництва та розташування будинку.
