Збір навантажень на фундамент порядок виконання розрахунків, фактори, що впливають, приклад розрахунку

Фундамент - це не просто основа будівлі. Насамперед, це його зміцнююча та підтримуюча частина. Якщо фундамент зведений некоректно, то цілком ймовірно виникнення дефектів у загальній конструкції будинку. Всі елементи будівлі в сумі чинять певний тиск на ґрунт, на якому стоїть споруда. При цьому головне завдання фундаменту полягає в тому, щоб зробити цей вплив мінімальним. В іншому випадку будинок може просто почати «сповзати» під землю.

Для того щоб уникнути всіляких проблем з будівлею, буквально з самого початку проектування будівництва необхідно провести розрахунки і збір навантажень на фундамент, які будуть на нього впливати.

Порядок виконання розрахунків

Почати варто з того, що на фундамент будівлі можуть впливати різні види навантажень. Умовно серед них можна виділити постійні та тимчасові впливи, однак у загальному випадку вони класифікуються за чотирма параметрами:

Навантаження, що включаютьзагальну масу елементів конструкції будівлі;
Корисні навантаження, що складаються з ваги всіх експлуатаційних предметів користування (меблів, побутових приладів тощо);
Фундаментальні навантаження, які визначає власне маса самої основи будинку;
Навантаження динамічного характеру, розмір яких безпосередньо залежить від кліматичних умов місцевості (мається на увазі вплив опадів у вигляді дощу та снігу, а також пориви вітру).

В ідеалі розрахунок навантажень на основу будинку повинен бути максимально точним і таким, що передбачає всі деталі. Але правильно виконати це завдання можна лише після того, як буде повністю складено план майбутнього будинку із зазначеннямвсіх розмірностей. На етапі, коли проект будівництва перебуває у стані розробки, цілком реально провести орієнтовні підрахунки. Маючи на руках готовий план будівлі, варто впритул зайнятися збиранням навантажень. При цьому ключове значення матимуть такі фактори:

передбачуване число осіб, які експлуатуватимуть будівництво;
матеріали для зведення та оздоблення будинку;
габарити будівлі;
наявність того чи іншого обладнання;
особливості клімату на даній ділянці;
характеристики ґрунту, на якому розташовуватиметься будинок.

Визначити передбачувані навантаження з високою точністю найчастіше буває складно, тому краще, якщо цю операцію проводитиме спеціаліст. При самостійному підрахунку можливих впливів на фундамент вкрай важко вивести ідеально правильні цифри, але можна постаратися отримати умовні дані з мінімальною похибкою. У такому разі забудовнику вдасться заощадити на витратах, що стосуються оплати послуг спеціаліста, але при цьому отримати оптимальні значення впливу на фундамент.

При самостійному підрахунку даних цілком достатньо приблизного збору навантажень, результат якого потім множиться на «коефіцієнт приблизності». У такий спосіб у забудовника є всі шанси отримати адекватну і оптимальну цифру, що дозволяє без ризику починати будівництво будинку.

Визначення якостей опорного ґрунту

Під час розрахунків навантаження на фундамент будівлі слід враховувати безліч факторів. При цьому одним із ключових моментів операції є виявлення характеристик ґрунту на обраній для будівництва ділянці. На розгляд зазвичай береться чотири наступні особливості земельної поверхнімісцевості:

несуча здатність;
рівень усадки;
глибина промерзання;
рівень знаходження щодо ґрунтових вод.

Перший параметр характеризує здатність ґрунтових шарів чинити опір зовнішнім навантаженням. Ця особливість безпосередньо впливає розмір майбутнього будинку. Висока несуча здатність ґрунту дозволяє зменшити площу підошви фундаменту. Усі значення прийнято прирівнювати до середньої цифри, яка дорівнює 2 кг/м 2 . Щодо цього числа власне і визначається рівень несучої здатності поверхні ділянки.

Усадка ґрунту - особливість, яка вказує на щільність земельного шару. Також вона визначає схильність поверхні до деформацій. Чим міцніше грунт, тим менше шансів, що він прогнеться під впливом важкої конструкції. Саме тому ділянки з невеликим значенням усадки вважаються найнадійнішими.

По глибині промерзання ґрунту також можна визначити його схильність до деформацій. За знижених температур грунтові шари можуть почати розширюватися, тим самим виштовхуючи фундамент будівлі назовні. У цьому випадку відбувається процес деформації, зворотній усадці.

Щодо наявності в грунті вологи, то цей фактор має масу деталей і він активно впливає на значення попередніх трьох параметрів. По-перше, близькі до поверхні грунтові води роблять земельний шар менш міцним, а, значить,зменшують його несучу здатність. По-друге, вологий ґрунт стає більш м'яким і податливим, що сприяє його деформуванню при навантаженнях. Це стосується як усадки, так і розширення ґрунту.

Проблема подібних досліджень у тому, що вони вимагають спеціалізованого втручання із застосуванням геологічних випробувань. Зазвичай такаперевірка дає докладні та якісні результати, однак у більшості випадків вона невигідна як за економічними, так і за тимчасовими витратами. Тому, щоб визначити більш універсальний спосіб отримання необхідних значень, можна скористатися довідковими даними. При цьому підрахунок показників опорного грунту відбуватиметься шляхом зіставлення кількох чисел і знаходження по них середньої цифри.

Розрахунок навантажень з урахуванням допустимих деформацій

Здійснити якісний збір навантажень на фундамент неможливо без урахування деформаційних явищ. Важливо розуміти, що для будь-якої житлової будівлі рано чи пізно відбудеться певний етап усадки, який може помітно пошкодити конструкцію до порушення її цілісності. Подібні ризики виникають тоді, коли деформація просто не включається до розрахунків зі збору навантажень. Якщо ж всі операції зроблені грамотно, то на загальній конструкції усадка ґрунту ніяк не позначиться. При цьомудопустима деформація обов'язково має перевищувати встановлену норму. Відхилення від загальноприйнятих значень також загрожує сумними наслідками для будівництва.

У фундаменті можуть виникати таківиди деформацій:

Зсув у підставі може відбуватися через усадку ґрунту, при якій одна сторона ділянки опускається набагато більше за іншу. При таких істотних змін у зоні небезпеки виявляється стіна, що потрапляє в середину деформації фундаменту.

Прогин і вигин - також результати усадки земельного шару, проте в даному випадку процес відбувається не настільки критично. Рівень ґрунту стає нерівномірним, при цьому провокуючи видозміну фундаменту у вигнуту форму.

У багатоповерхових спорудах може утворюватися так званий крен. Він є ухилбудівлі під будь-яким кутом. У невисоких будинках таке явище зовсім не трапляється. При активному зростанні крен може зруйнувати конструкцію будівлі.

Горизонтальні деформації відбуваються і натомість множинних навантажень фундаменту. Зазвичай вони охоплюють підвальні частини будинку або його основу.

Ще одним наслідком нерівномірного просідання ґрунту може стати перекіс. Виникнення такого деформаційного явища найімовірніше вздовж довгих стін. Однак перекосу піддається не вся сторона будівлі, а лише її маленька ділянка.

Приклад розрахунку навантажень на фундамент

Для обчислення загальної суми навантажень на основу будинку розглянемо приклад. Як об'єкт, для якого проводяться розрахунки, візьмемо одноповерхову будівлю з наявною мансардою. За головне джерело інформації приймемо докладний план житлового будинку, на якому вказані всі розмірності та будівельні матеріали.

Для початку визначимовихідні дані для збирання навантажень:

конструкція будинку включає один поверх і мансарду;
габарити будівлі дорівнюють 15×15 м;
відстань між перекриттями – 3 м;
стіни будівлі — зроблені з колод, а їх товщина — 50 см;
будинок підлягає облицювання пустотілою цеглою. Товщина зовнішнього шару дорівнює 15 см;
прямо над цокольним поверхом розташовується перекриття. Як матеріал використовуються пустотілі залізобетонні плити;
перекриття для мансарди виконано з того ж матеріалу, що над цоколем;
кроквяний дах оздоблений шиферною покрівлею.

Отримуємо результати

Насамперед необхідно провести підрахунок площ всіх частин конструкції. У результаті отримуємо такі результати:

загальна площа перекриттів дорівнюватиме15 * 15 м або 225 м ²;
площа несучих стін будівлі - 180 м ² (4 * 15 * 3 м). Це значення також включає в себе дверні та віконні отвори;
мансарда матиме площу 69 м², що обчислюється додаванням 1*4*15 та 3*3;
сумарна площа стін дорівнює 294 м ²;
при розрахунках площі покрівлі отримуємо 225 м ² (1 * 15 * 15).

Подальші дії виконуємо прирівнюванням вихідних даних дотабличних значень середніх навантажень на фундамент. Розрахунки виконуємо так:

вага зроблених з колод стін знаходимо у вигляді твору несучих стін будівлі, їх товщини і середньої маси одного м3 (180 * 0,5 * 600 = 54 т);
масу облицювальної цегли виражаємо як сумарну площу стін, помножену на товщину кладки і на усереднену щільність цегли (294 * 0,15 * 1400 = 61,74 т);
навантаження з перекриттів для цоколя та мансарди дорівнює добутку загальної площі перекриттів та усередненої щільності залізобетонних плит (225*500=112,5 т);
розрахунок ваги покрівельного матеріалу виробляємо у вигляді множення площі покрівлі на середню масу шиферу (225*50=11,25 т).

Склавши всі отримані дані, ми отримуємо величину навантаження всіх елементів конструкції будинку, що дорівнює 239,5 тонн.

Передбачливе ставлення та розважливість —головні складові вдалого будівництва будинку. Необхідно пам'ятати, що у цьому підприємстві збирання навантажень має важливе значення, отже, він потребує особливо уважного підходу. Щоб визначити вплив на фундамент, необов'язково витрачати купу грошей на фахівця або багато часу на виконання математичних операцій. Сучасні технології розвиваються, і тому, якщо забудовник не має можливості скористатися вищезазначеними способами,він може з успіхом зробити розрахунки на навантаження за допомогою калькулятора.