Типовой проект нагрузки на фундаменты
Обновлено: 28.04.2024
Сбор нагрузок на фундамент. Как рассчитать, примеры
Нагрузки на основание бывают постоянные Pd и временные (длительные Pl, кратковременные Pt, особые Ps).
Таблица 1 - Классификация нагрузок
вес частей сооружений, в том числе несущих и ограждающих строительных конструкций.
вес временных перегородок, подливок и подбетонок под оборудование, вес стационарного оборудования, заполняющих его жидкостей, твердых тел и др.
воздействия от людей (животных, оборудования) на перекрытия, от подвижного подъемно-транспортного оборудования, от транспортных средств и климатические (снеговая, ветровая и т.д.).
сейсмическое, взрывное воздействие, воздействие от столкновения транспортных средств с частями сооружения, воздействия, обусловленные пожаром или деформациями основания, сопровождающимися коренным изменением структуры грунта.
Чтобы правильно рассчитать воздействие на фундамент, необходимо выполнить сбор всех нагрузок. В примерах, приведенных в этой статье, учтены те виды воздействия, которые принципиальны при расчете фундамента из винтовых свай для объектов ИЖС.
2. Постоянные нагрузки. Как рассчитать вес частей сооружения?
Чтобы посчитать вес строения, нужно знать только удельный вес материалов и их объемы. Такие данные с легкостью могут предоставить поставщики строительных материалов.
При выполнении расчетов можно также использовать усредненные значения удельного веса конструкций. Для удобства они приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Справочные данные с усредненными значениями удельного веса конструкций дома: стен, перекрытий, кровли.
Удельный вес 1 м 2 стены
Каркасные стены толщиной 200 мм с утеплителем
Стены из бревен и бруса
Кирпичные стены толщиной 150 мм
Железобетон толщиной 150 мм
Удельный вес 1 м 2 перекрытий
Чердачное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м 3
Чердачное по деревянным балкам с утеплителем плотностью до 500 кг/м 3
Цокольное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 200 кг/м 3
Цокольное по деревянным балкам с утеплителем, плотностью до 500 кг/м 3
Удельный вес 1 м 2 кровли
Кровля из листовой стали
Кровля из шифера
Кровля из гончарное черепицы
Согласно п. 4.2. СП 20.13330.2011 расчетное значение нагрузки определяется как произведение ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке (γf) для веса строительных конструкций, соответствующий рассматриваемому предельному состоянию:
Таблица 3 - Таб. 7.1 СП 20.13330.2011
Конструкции сооружений и вид грунтов
Коэффициент надежности, γf
Бетонные (со средней плотностью свыше 1600 кг/м), железобетонные, каменные, армокаменные, деревянные
Бетонные (со средней плотностью 1600 кг/м, изоляционные, выравнивающие и отделочные слои (плиты, материалы в рулонах, засыпки, стяжки и т.п.), выполняемые:
в заводских условиях
на строительной площадке
В природном залегании
На строительной площадке
Выполним расчеты на примере каркасно-щитового дома с мансардой с размерами в плане 6х9 м:
Чтобы посчитать вес от стен дома необходимо вычислить их периметр. Периметр наружных стен + внутренние стены: Р=47 м, среднюю высоту стен примем h=4,5 м. Тогда вес от конструкции стен будет равен: Р х h х удельный вес материала стен.
47 м х 4,5 м х 70 кг/м 2 = 14 805 кг = 14,8 т.
Далее посчитаем вес крыши. Принимаем, что вес крыши (деревянная стропильная система с покрытием из металлочерепицы) равен 40 кг/м 2 (суммарный вес металлочерепицы, обрешетки, стропилы). Тогда вес крыши будет равен:S крыши х удельный вес 1 м 2 .
92 м 2 х 40 кг/м 2 = 3 680 кг = 3,7 т.
Также необходимо посчитать вес от перекрытий. Принимаем, что вес деревянного пола вместе с утеплителем будет равен 100 кг/м 2 . Тогда вес от перекрытий будет равен:S перекрытия*удельный вес*количество.
54 м 2 х 0,1 т/м 2 х 2 = 10,8 т.
После того как выполнены все необходимые расчеты, полученный вес сооружения умножаем на коэффициент надежности, о котором мы говорили ранее (в расчете для каркасно-щитового дома коэффициент принимаем равным 1,1 – для деревянных конструкций):
29,3 т х 1,1 = 32,2 т
Нагрузка от самого здания составит 32,2 т. Этот вес принят условно, без вычета дверных и оконных проемов.
Типовой проект нагрузки на фундаменты
ФУНДАМЕНТЫ МАШИН С ДИНАМИЧЕСКИМИ НАГРУЗКАМИ
Foundations for machines with dynamic loads
Дата введения 2013-01-01
Сведения о своде правил
1 ИСПОЛНИТЕЛЬ - Научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений им.Н.М.Герсеванова (НИИОСП) ОАО "НИЦ "Строительство"
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом архитектуры, строительства и градостроительной политики
4 УТВЕРЖДЕН приказом Министерства регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) от 27 декабря 2011 г. N 609 и введен в действие с 1 января 2013 г.
Информация об изменениях к настоящему своду правил публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минрегион России) в сети Интернет
ВНЕСЕНА опечатка (сайт ФАУ "ФЦС" по состоянию на 24.10.2014)
Опечатка внесена изготовителем базы данных
Изменение N 1 внесено изготовителем базы данных
Введение
Актуализация настоящих норм проведена НИИОСП им.Н.М.Герсеванова (руководители темы: д-р техн. наук, проф. В.П.Петрухин, канд. техн. наук И.В.Колыбин, д-р техн. наук, проф. В.И.Шейнин; исполнители: д-р техн. наук, проф. Л.Р.Ставницер, кандидаты техн. наук М.Л.Холмянский, В.С.Поляков). В работе использованы предложения А.Е.Бабского, Е.Г.Бабского, И.Н.Масько (СПбАЭП), А.И.Сердобольского (Главгосэкспертиза России), О.М.Финагенова, Б.В.Цейтлина (ВНИИГ им.Б.Е.Веденеева) и других специалистов.
Изменения N 1 к СП 26.13330.2012 разработано авторским коллективом: руководители темы канд. техн. наук И.В.Колыбин, д-р техн. наук, проф. В.И.Шейнин; исполнитель канд. техн. наук М.Л.Холмянский (НИИОСП им.Н.М.Герсеванова).
1 Область применения
1.1 Настоящие нормы распространяются на проектирование фундаментов машин с динамическими нагрузками, в том числе фундаментов: машин с вращающимися частями (включая турбомашины мощностью до 100 МВт), машин с кривошипно-шатунными механизмами, кузнечных молотов, формовочных машин для литейного производства, формовочных машин для производства сборного железобетона, копрового оборудования бойных площадок, дробильного, прокатного, прессового оборудования, мельничных установок, металлорежущих станков и вращающих печей.
Примечание - Далее наряду с термином "фундаменты машин с динамическими нагрузками" используются термины "фундаменты машин" и "фундаменты".
1.2 Настоящие нормы не распространяются на проектирование фундаментов машин в районах со сложными инженерно-геологическими условиями, в сейсмических районах, на подрабатываемых территориях, на предприятиях с систематическим воздействием повышенных (более 50°С) технологических температур, агрессивных сред и в других особых условиях.
2 Нормативные ссылки
В настоящих нормах приведены ссылки на следующие нормативные документы:
ГОСТ Р 56353-2015 Грунты. Методы лабораторного определения динамических свойств дисперсных грунтов
ГОСТ 12.1.012-2004 ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования
ГОСТ 263-75 Резина. Метод определения твердости по Шору А
ГОСТ 2695-83* Пиломатериалы лиственных пород. Технические условия
ГОСТ 8486-86* Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия
СП 20.13330.2011 "СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия"
СП 22.13330.2011 "СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений"
СП 25.13330.2012 "СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах"
СП 28.13330.2012 "СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии"
СП 43.13330.2012 "СНиП 2.09.03-85 Сооружения промышленных предприятий"
СП 47.13330.2012 "СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения"
СП 63.13330.2012 "СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения"
3 Термины и определения
Термины и определения приведены в приложении А.
4 Общие положения
4.1 Настоящий свод правил основан на приведенных ниже допущениях и предусматривает, что:
исходные данные для проектирования должны собираться в необходимом объеме, регистрироваться и интерпретироваться специалистами, обладающими соответствующей квалификацией и опытом;
проектирование должно выполняться специалистами, имеющими соответствующие квалификацию и опыт;
должны быть обеспечены координация и связь между специалистами по инженерным изысканиям, проектированию, строительству и машиностроению;
должен быть обеспечен соответствующий контроль качества при производстве строительных изделий и выполнении работ на строительной площадке;
строительные работы, установка и наладка оборудования должны выполняться квалифицированным и опытным персоналом, способным обеспечить требования стандартов и технических условий;
используемые материалы и изделия должны удовлетворять требованиям проекта и технических условий;
техническое обслуживание фундаментов машин с динамическими нагрузками и связанных с ними инженерных систем и машин должно обеспечивать их безопасность и рабочее состояние на весь срок эксплуатации;
фундаменты машин с динамическими нагрузками должны использоваться по их назначению в соответствии с проектом.
4.2 Фундаменты машин с динамическими нагрузками должны проектироваться на основе и с учетом:
а) результатов инженерных изысканий для строительства;
б) данных, характеризующих назначение, конструктивные и технологические особенности машин с динамическими нагрузками, а также условия их эксплуатации;
в) нагрузок, действующих на фундаменты машин;
г) окружающей застройки и влияния на нее вновь строящихся и реконструируемых фундаментов машин;
д) экологических и санитарно-эпидемиологических требований.
4.3 При проектировании фундаментов машин с динамическими нагрузками должны быть предусмотрены решения, обеспечивающие надежность, долговечность и экономичность на всех стадиях строительства и эксплуатации этих фундаментов. Необходимо проводить технико-экономическое сравнение возможных вариантов проектных решений для выбора наиболее экономичного и надежного проектного решения, обеспечивающего наиболее полное использование прочностных и деформационных характеристик грунтов и физико-механических свойств материалов фундаментов и других конструкций.
При разработке проектов производства работ и организации строительства должны выполняться требования по обеспечению надежности конструкций на всех стадиях их возведения.
4.4 Работы по проектированию следует вести в соответствии с техническим заданием на проектирование и необходимыми исходными данными (см. 4.2 и подраздел 5.1).
4.5 При проектировании следует учитывать уровень ответственности зданий и сооружений.
4.6 Инженерные изыскания для строительства должны проводиться в соответствии с СП 47.13330, [1], [2], [3], стандартами и другими нормативными документами по инженерным изысканиям и исследованиям грунтов для строительства, а также требованиями 4.7 и подраздела 5.1.
Наименование грунтов оснований в отчетной документации по результатам инженерных изысканий и в проектной документации следует принимать по ГОСТ 25100.
4.7 Результаты инженерных изысканий должны содержать данные, необходимые для выбора конструктивных решений фундаментов машин с динамическими нагрузками и проведения их расчетов по предельным состояниям с учетом прогноза возможных изменений (в процессе строительства и эксплуатации) инженерно-геологических условий площадки строительства и свойств грунтов, а также вида и объема инженерных мероприятий, необходимых для ее освоения.
Проектирование без соответствующих результатов инженерных изысканий или при их недостаточности не допускается.
Примечание - В необходимых случаях инженерные изыскания следует предусматривать не только для вновь строящихся или реконструируемых фундаментов машин, но и для окружающей застройки, попадающей в зону их влияния.
4.8 При возведении нового объекта или реконструкции существующего необходимо выполнять прогноз распространения колебаний в грунте от фундаментов машин с целью предотвращения недопустимых колебаний зданий и сооружений.
4.9 При планировании и проведении геотехнического мониторинга вновь возводимых или реконструируемых фундаментов машин необходимо учитывать особенности мониторинга фундаментов машин.
Программа мониторинга фундаментов машин должна включать измерение колебаний машин и их фундаментов, а в необходимых случаях - грунта и окружающих зданий и сооружений. Измерения должны обеспечивать возможность проверки всех требований задания на проектирование к колебаниям, включая требования стандартов безопасности труда в части допустимых уровней вибраций и требования к обеспечению нормальной работы машин, оборудования и приборов, расположенных на фундаменте или вблизи него, конструкций и оснований зданий и сооружений. В программе измерения колебаний необходимо указывать:
периодичность измерений (однократно, после текущего ремонта машины с динамическими нагрузками и т.д.);
контролируемые параметры колебаний фундаментов машин, грунта и окружающих зданий и сооружений и их расчетные значения;
требуемая точность и применяемая методика измерений;
схемы установки датчиков.
При обнаружении нарушения требований по ограничению колебаний должно быть проведено детальное обследование с выявлением причин и разработкой рекомендаций по ремонту машин с динамическими нагрузками, усилению их фундаментов или разработкой других мероприятий. При необходимости следует предусматривать обследование колебаний при их искусственном возбуждении.
4.10 При научно-техническом сопровождении строительства объектов, где запроектированы фундаменты машин с динамическими нагрузками, необходимо включать в состав работ по научно-техническому сопровождению раздел "Фундаменты машин с динамическими нагрузками".
4.11 При геотехнической экспертизе для объектов, где проектируются фундаменты машин с динамическими нагрузками, необходимо предусматривать соответствующий анализ программы и результатов инженерных изысканий, проектной документации на вновь возводимые (реконструируемые) фундаменты машин с динамическими нагрузками.
Перед строительством дома важно грамотно запроектировать его несущие конструкции. Расчет нагрузки на фундамент позволит обеспечить надежность опор под здание. Его проводят перед подбором фундамента после определения характеристик грунта.
Какие воздействия испытывает фундамент и их определение
- постоянные;
- временные.
Постоянные нагрузки
Чтобы рассчитать постоянные нагрузки, потребуется знать:
- размеры элементов дома;
- материал, из которого они изготовлены;
- коэффициенты надежности по нагрузке.
Совет! Для начала рекомендуется нарисовать схему дома, на которой будут нанесены габариты здания, размеры его конструкций. Далее можно воспользоваться таблицей, в которой приведены массы для основных материалов и конструкций.
| Тип конструкции | Масса |
| Стены | |
| Из керамического и силикатного полнотелого кирпича толщиной 380 мм (1,5 кирпича) | 684 кг/м 2 |
| То же толщиной 510 мм (2 кирпича) | 918 кг/м 2 |
| То же толщиной 640 мм (2,5 кирпича) | 1152 кг/м 2 |
| То же толщиной 770 мм (3 кирпича) | 1386 кг/м 2 |
| Из керамического пустотелого кирпича толщиной 380 мм | 532 кг/м 2 |
| То же 510 мм | 714 кг/м 2 |
| То же 640 мм | 896 кг/м 2 |
| То же 770 мм | 1078 кг/м 2 |
| Из силикатного пустотелого кирпича толщиной 380 мм | 608 кг/м 2 |
| То же 510 мм | 816 кг/м 2 |
| То же 640 мм | 1024 кг/м 2 |
| То же 770 мм | 1232 кг/м 2 |
| Из бруса (сосна) толщиной 200 мм | 104 кг/м 2 |
| То же толщиной 300 мм | 156 кг/м 2 |
| Каркасные с утеплением толщиной 150 мм | 50 кг/м 2 |
| Перегородки и внутренние стены | |
| Из керамического и силикатного кирпича (полнотелого) толщиной 120 мм | 216 кг/м 2 |
| То же толщиной 250 мм | 450 кг/м 2 |
| Из керамического кирпича пустотелого толщиной 120 мм (250 мм) | 168 (350) кг/м 2 |
| Из силикатного кирпича пустотелого толщиной 120 мм (250 мм) | 192 (400) кг/м 2 |
| Из гипсокартона 80 мм без утеплителя | 28 кг/м 2 |
| Из гипсокартона 80 мм с утеплителем | 34 кг/м 2 |
| Перекрытия | |
| Железобетонные сплошные толщиной 220 мм с цементно-песчаной стяжкой 30 мм | 625 кг/м 2 |
| Железобетонные из пустотных плит 220 мм со стяжкой 30 мм | 430 кг/м 2 |
| Деревянное по балкам высотой 200 мм с условием укладки утеплителя плотностью не более 100 кг/м 3 (при меньших значениях обеспечивается запас по прочности, поскольку самостоятельные расчеты не имеют высокой точности) с укладкой в качестве напольного покрытия паркета, ламината, линолеума или ковролина | 160 кг/м 2 |
| Кровля | |
| С покрытием из керамической черепицы | 120 кг/м 2 |
| Из битумной черепицы | 70 кг/м 2 |
| Из металлической черепицы | 60 кг/м 2 |
Также потребуется рассчитать собственную массу фундамента дома. Перед этим нужно определиться с глубиной его заложения. Она зависит от следующих факторов:
- глубина промерзания почвы;
- уровень расположения грунтовых вод;
- наличие подвала.
При залегании на участке крупнообломочных и песчаных грунтов (средний, крупный) можно не углублять подошву дома на величину промерзания. Для глин, суглинков, супесей и других неустойчивых оснований, необходима закладка на глубину промерзания грунта в зимний период. Определить ее можно по формуле в СП «Основания и фундаменты» или по картам в СНиП «Строительная климатология» (этот документ сейчас отменен, но в частном строительстве может быть использован в ознакомительных целях).
При определении залегания подошвы фундамента дома важно контролировать, чтобы она располагалась на расстоянии не менее 50 см от уровня грунтовых вод. Если в здании предусмотрен подвал, то отметка основания принимается на 30-50 см ниже отметки пола помещения.
Определившись с глубиной промерзания, потребуется подобрать ширину фундамента. Для ленточного и столбчатого ее принимают в зависимости от толщины стены здания и нагрузки. Для плитного назначают так, чтобы опорная часть выходила за пределы наружных стен на 10 см. Для свай сечение назначается расчетом, а ростверк подбирается в зависимости от нагрузки и толщины стен. Можно воспользоваться рекомендациями по определению из таблицы ниже.
Временные нагрузки
Проще всего здесь разобраться с полезной. Для жилых зданий она равняется 150 кг/м2 (определяется исходя из площади перекрытия). Коэффициент надежности в этом случае будет равен 1,2.
Снеговая зависит от района строительства. Чтобы определить снеговой район потребуется СП «Строительная климатология». Далее по номеру района находят величину нагрузки в СП «Нагрузки и воздействия». Коэффициент надежности равен 1,4. Если уклон кровли более 60 градусов, то снеговую нагрузку не учитывают.
Определение значения для расчета
При расчете фундамента дома потребуется не общая его масса, а та нагрузка, которая приходится на определенный участок. Действия здесь зависят от типа опорной конструкции здания.
| Тип фундамента | Действия при расчете |
| Ленточный | Для расчета ленточного фундамента по несущей способности нужна нагрузка на погонный метр, исходя из нее рассчитывается площадь подошвы для нормальной передачи массы дома на основание, исходя из несущей способности грунта (точное значение несущей способности грунта можно узнать только с помощью геологических изысканий). Полученную в сборе нагрузок массу нужно разделить на длину ленты. При этом учитываются и фундаменты под внутренние несущие стены. Это самый простой способ. Для более подробного вычисления потребуется воспользоваться методом грузовых площадей. Для этого определяют площадь, с которой передается нагрузка на определенный участок. Это трудоемкий вариант, поэтому при строительстве частного дома можно воспользоваться первым, более простым, способом. |
| Плитный | Потребуется найти массу, приходящуюся на каждый квадратный метр плиты. Найденную нагрузку делят на площадь фундамента. |
| Столбчатый и свайный | Обычно в частном домостроении заранее задают сечение свай и потом подбирают их количество. Чтобы рассчитать расстояние между опорами с учетом выбранного сечения и несущей способности грунта, нужно найти нагрузку, как в случае с ленточным фундаментом. Делят массу дома на длину несущих стен, под которые будут установлены сваи. Если шаг фундаментов получится слишком большим или маленьким, то сечение опор меняют и выполняют расчет заново. |
Пример выполнения вычислений
Удобнее всего сбор нагрузок на фундамент дома делать в табличной форме. Пример рассмотрен для следующих исходных данных:
- дом двухэтажный, высота этажа 3 м с размерами в плане 6 на 6 метров;
- фундамент ленточный железобетонный монолитный шириной 600 мм и высотой 2000 мм;
- стены из кирпича полнотелого толщиной 510 мм;
- перекрытия монолитные железобетонные толщиной 220 мм с цементно-песчаной стяжкой толщиной 30 мм;
- кровля вальмовая (4 ската, значит, наружные стены по всем сторонам дома будут одинаковой высоты) с покрытием из металлической черепицы с уклоном 45 градусов;
- одна внутренняя стена посередине дома из кирпича толщиной 250 мм;
- общая длина гипсокартонных перегородок без утепления толщиной 80 мм 10 метров.
- снеговой район строительства ll, нагрузка 120 кг/м2 кровли.
Далее рассмотрен пример расчета в табличной форме.
24 м * 3 м = 72 м 2 -площадь в пределах одного этажа
6 м * 2 шт * 3 м = 36 м 2 площадь стен на протяжении двух этажей
Чтобы понять пример, эту таблицу нужно смотреть совместно с той, в которой приведены массы конструкций.
Далее необходимо сложить все полученные значения. Итого нагрузка для данного примера на фундамент с учетом собственного веса составляет 409,7 тонн. Чтобы найти нагрузку на один погонный метр ленты, необходимо разделить полученное значение на протяженность фундамента (посчитано в первой строке таблицы в скобках): 409,7 тонн /30 м = 13,66 т/м.п. Это значение берут для расчета.
При нахождении массы дома важно выполнять действия внимательно. Лучше всего уделить этому этапу проектирования достаточное количество времени. Если совершить ошибку в этой части расчетов, потом возможно придется переделывать весь расчет по несущей способности, а это дополнительные затраты времени и сил. По завершении сбора нагрузок рекомендуется перепроверить его, для исключения опечаток и неточностей.
Читайте также: