Расчет нагрузки на стены дома

Обновлено: 03.05.2024

Сбор нагрузок для каркасного дома

В этой статье рассматривается сбор нагрузок для каркасного дома на примере одноэтажного дома 6x6 м. Все статьи об использовании свайно-винтового фундамента для каркасного дома.

Одноэтажный дом 6x6 с висячей стропильной системой

В качестве первого примера рассмотрим сбор нагрузок для одноэтажного дома 6x6 м расположенного в III-ем снеговом районе и II-ом ветровом районе. Кровля будет выполнена с уклоном 1:2 по схеме с затяжкой, роль которой будет играть балка перекрытия. Перекрытие пола первого этажа будет включать центральный прогон, разделяющий дом на две равные части.

Расчётная нагрузка от стропильной системы

Район снеговой нагрузки — III
Район ветровой нагрузки — II
Нагрузка от кровли — 16 кг
Нагрузка от потолка — 26 кг
Длина здания — 6000 мм
Высота установки — 3000 мм
Ширина — 6000 мм
Величина свесов — 600 мм
Высота фермы — 1500 мм
Высота затяжки — 0 мм
Шаг установи ферм — 626 мм
Толщина досок — 50 мм
Ширина досок стропил — 200 мм
Ширина досок затяжки — 200 мм

Выполнив полный расчёт мы убедимся, что выбранные сечения досок стропил и балок перекрытия достаточны для выполнения требований по прочности и прогибам; а для соединения стропил и балки перекрытия должено быть использовано 15 стандартных гвоздей 88x3.1 применяемых для нейлеров. При желании можно пересчитать соединение на стандартный строительный гвоздь 3.5x90. Однако, самой важной для наших расчётов величиной будет расчётная нагрузка на опоры. Данные для опор будут различаться, это происходит из-за учёта сноса снегового покрытия ветром. Выбираем большее из значений, в нашем случае это 745 кг.

Получается, что одна пара стропил и балка перекрытия создают нагрузку на стену в 745 кг. Однако это точечная нагрузка и её требуется перевести в равномерно-распределённую разделив на шаг стропил по осям, равный 0.626 м. Таким образом получаем равномерно-распередлённую нагрузку от крыши на стены в 1190 кг/м.

Расчётная нагрузка от внешних стен

Расчётная нагрузка от конструкций стены получается перемножением веса 1 м 2 стены, равного 44 кг, на высоту стены, предположим, 2.5 м, и на коэффициент 1.1. Получаем 121 кг/м.

Расчётная нагрузка от перекрытия пола первого этажа

Остаётся расчитать нагрузку от перекрытия пола первого этажа. Она будет состоять из полезной нагрузки и веса конструкций.

Полезная нормативная равномерно-распределённая нагрузка на перекрытия жилых помещений составляет 150 кг/м2. Для получения расчётной нагрузки используется коэффициент 1.3. Таким образом получаем величину 195 кг/м 2 .

Вес конструкций сложится из веса конструкций перекрытия пола первого этажа (60 кг/м 2 ) и веса от перегородок, составляющего 50 кг/м 2 . Для получения расчётной нагрузки используется коэффициент 1.1. Таким образом получается нагрузка в 121 кг/м 2 .

Общая расчётная нагрузка от перекрытия пола первого этажа составит 316 кг/м 2 .

Ширина грузовой площади перекрытия пола первого этажа составит половину расстояния между прогоном под стеной и центральным прогоном, что будет соответствовать 1.5 м. Умножив расчётную равномерно-распределённую нагрузку от 1 м 2 перекрытия первого этажа на ширину грузовой площади получим нагрузку на прогон под стеной. В нашем примере она составит 474 кг/м.

Нагрузка на прогон под стеной

Нагрузка на прогон под стеной будет состоять из суммы нагрузок от стропильной системы, стены и перекрытия пола первого этажа. Здесь необходимо отметить, что возможно два варианта взаимного расположения балок перекрытия первого этажа и чердачного перекрытия. Обычно они параллельны, а результирующая нагрузка на прогон составляет сумму всех трёх указанных выше нагрузок. Однако, иногда разумно расположить балки этих перекрытий перпендикулярно, таким образом придётся расчитывать два варианта нагрузок, в одном от стены и пола, а во втором от стен и стропильной системы. Такое расположение позволяет несколько снизить максимальную нагрузку и, возможно, изменить свайное поле.

Результаты расчёта нагрузок на пролёты для разных вариантов приведены в таблицах ниже.

Нагрузка на прогон под стеной. Балки перекрытий параллельны

Элемент конструкции	Нагрузка
Стропильная система и чердачное перекрытие	1190
Внешние несущие стены	121
Перекрытие пола первого этажа	474
Итого	1785

Нагрузка на прогон под стеной. Балки перекрытий перпендикулярны

Элемент конструкции	Нагрузка
Стропильная система и чердачное перекрытие	1190
Внешние несущие стены	121	121
Перекрытие пола первого этажа	474
Итого	1311	595

Нагрузка на центральный прогон

Ширина грузовой площади для центрального прогона составит половину суммы пролётов перекрытия пола по обе стороны от прогона, или 3 м. Расчётная равномерно-распределённая нагрузка от перекрытия пола первого этажа останется неизменной, а нагрузка на прогон составит 948 кг/м.

Расчет ленточного фундамента

Калькулятор предназначен для проектирования ленточного фундамента. Расчет сопротивления грунта основания, длины, ширины и высоты ленты, расчет арматуры и бетона.

Пояснения к онлайн-калькулятору

Шаг1. Параметры проектируемого фундамента

Пункт меню: Ширина фундамента неизвестна (определяется методом последовательных приближений)

Если вам неизвестна ширина проектируемого фундамента, либо вы хотите узнать минимально допустимую ширину фундамента , то выбираем данный пункт меню.

В данном калькуляторе ширина подошвы фундамента и обреза (верхнее основание фундамента) совпадают.

Расчет ширины фундамента будет осуществлен методом последовательных приближений. Существует несколько способов его реализации. Был выбран самый долгий (если считать в ручную), но самый простой в понимании способ. Изначально определяется расчетное сопротивление грунта основания [R] и среднее давление по подошве фундамента [p] при ширине фундамента равном 0.1 метра, и проверяется выполняемость условия [p<=R]. Если условие не выполнено, то величина ширины фундамента увеличивается на 0.1 и так далее до тех пор, пока условие не будет выполнено.

Пункт меню: Ширина фундамента известна (задана конструктивно)

Если ширина фундамента задана конструктивно, то выбираем данный пункт меню.

В результате невыполнения условия [p<=R] при заданной ширине калькулятор выдаст предупреждение и отобразит минимально допустимую ширину фундамента, при которой данное условие будет выполняться.

Поле: Ширина фундамента

Если выбран пункт меню «Ширина фундамента известна (задана конструктивно)» - вносим значение.

Если выбран пункт меню «Ширина фундамента неизвестна (определяется методом последовательных приближений)» - поле становится не активным. Единица измерения – метры.

Поле: Глубина заложения фундамента

Вносим значение глубины заложения фундамента. Единица измерения – метры.

Глубина заложения фундамента, как правило, является расстоянием от уровня планировки до подошвы фундамента.

Глубина заложения фундамента будет завесить от 4 основных факторов:

Геологического. В качестве основания необходимо использовать прочный слой грунта. Необходимо предусмотреть погружения фундамента на 10-15см в несущий слой грунта.
Конструктивного. Глубина заложения спроектирована с учетом конструктивных особенностей здания (сооружения): наличие подвала, подполья, подводка коммуникаций и др.
Климатического. Зависимость от глубины промерзания грунта. Для расчета данного показателя можно воспользоваться калькулятором: Расчет нормативной и расчетной глубины промерзания грунта.
Гидрогеологического. Зависимость между уровнем подземных вод и расчетной глубиной промерзания грунта.

В загородном строительстве используется два основных типа фундамента: мелкозаглубленный (МЗЛФ) и заглубленный ниже глубины промерзания грунта.

Для расчета МЗЛФ можно воспользоваться некоторыми методиками. Для примера книга Сажина: Не зарывайте фундаменты вглубь. Средняя глубина заложения: 0.5м Достоинства данного типа: меньший расход бетона, меньшее влияние касательных сил при пучении грунта (для пучинистых грунтов).

Поле: Высота фундамента

Вносим значение высоты фундамента. Единица измерения – метры.

При известной глубине заложения фундамента определяем высоту надземной части и складываем обе величины. Высота надземной части задается конструктивно.

Расчет фундамента. Длина ленты

В онлайн-калькуляторе реализован конфигуратор ленты, по которому можно сконфигурировать подходящую вам схему ленточного фундамента. Если вдруг вы не найдете своего варианта, то можете рассчитать длину ленты самостоятельно и внести свои значения. Как это сделать будет описано ниже.

Список: Добавить параллельные оси между А-Г

Выбираем количество осей, которые будут добавлены между осями А и Г. Новые оси будут проложены параллельно осям А-Г. Можно добавить до 2 новых осей.

0 – между осями А-Г нет дополнительных осей. Имеем фундамент без внутренних несущих стен.

1 – между осями А-Г одна дополнительная ось Б. При выборе данного варианта становятся доступны два списка: «Добавить перпендикулярные оси между А-Б» и «Добавить перпендикулярные оси между Б-Г».

2 – между осями А-Г две дополнительные оси Б и В. При выборе данного варианта становятся доступны три списка: «Добавить перпендикулярные оси между А-Б», «Добавить перпендикулярные оси между Б-В» и «Добавить перпендикулярные оси между В-Г».

Список: Добавить перпендикулярные оси между Б-Г

Выбираем количество осей, которые будут добавлены между осями Б и Г. Новые оси будут проложены перпендикулярно осям Б-Г. Можно добавить до 2 новых осей.

Список: Добавить перпендикулярные оси между А-Б

Список: Добавить перпендикулярные оси между Б-В

Выбираем количество осей, которые будут добавлены между осями Б и В. Новые оси будут проложены перпендикулярно осям Б-В. Можно добавить до 2 новых осей.

Список: Добавить перпендикулярные оси между В-Г

Выбираем количество осей, которые будут добавлены между осями В и Г. Новые оси будут проложены перпендикулярно осям В-Г. Можно добавить до 2 новых осей.

Флажок: Г-образный фундамент

При установке флажка будет рассмотрена схема ленты Г-образного фундамента. При выборе флажка станут доступны два поля для указания размеров новой части фундамента.

Размеры фундамента

При указании размеров стоит обратить внимание на то, что размеры необходимо указывать по внешним границам фундамента. То есть оси проходят не по середине ленты, что более распространено, а по внешним границам фундамента. Выбор данного варианта указания размеров упрощает расчет фундамента при неизвестной ширине ленты.

Указываем размеры между осями А-Г. Оси проходят по внешним краям фундамента.

Указываем размеры между осями 1-2. Оси проходят по внешним краям фундамента.

Указываем размеры между осями А-Е. Оси проходят по внешним краям фундамента.

Указываем размеры между осями 2-3. Оси проходят по внешним краям фундамента. Так как ось 2 является общей для 1-2 и 2-3, то считаем так:

Определяем расстояние между осями 1-3 (по внешним границам фундамента).
Вносим размеры 1-2 (по внешним границам фундамента).
Расстояние между осями 2-3 будет разность между размерами 1-3 и 1-2.

Флажок: Установить длину ленты самостоятельно

Если вы не нашли свой вариант в конфигураторе ленты, то можно указать рассчитанную самостоятельно длину ленты. Если флажок поставлен, то расчет будет осуществлен только по вашим значениям длины.

Меню: Расчет бетона и арматуры для фундамента

Пункт меню: Расчет не требуется

При выборе данного типа меню в результатах не будет указан расчет бетона и арматуры для проектируемого фундамента.

Пункт меню: Рассчитать общее количество бетона и арматуры

При выборе данного пункта меню становятся активными поля по выбору арматуры и параметров для расчета бетона на фундамент.

Пункт меню: Рассчитать общее количество бетона и арматуры + состав бетона

При выборе данного пункта меню в результатах отобразятся расчеты арматуры, количества бетона и состава бетона, рассчитанного по входным данным.

Расчет бетона осуществлен по методике описанной в книге В.П. Сизова: Руководство для подбора составов тяжелого бетона.

Алгоритм расчета можно посмотреть на странице калькулятора Бетон-Онлайн v.1.0

Пункт меню: Рассчитать общее количество бетона и арматуры + состав бетона + кол-во замесов в бетономешалке

При выборе данного типа меню становится активным поле «Бетономешалка», где необходимо указать объем бетономешалки для замеса бетона.

При выборе данного пункта меню в результатах отобразятся расчеты арматуры, количества бетона, состава бетона и расчет по количеству замесов в бетономешалке.

Расчет арматуры

Пункт меню: Кол-во стержней продольной арматуры на ленты известно (задано конструктивно)

При выборе данного типа меню становятся активными поля: «Диаметр арматуры» и «Количество продольных стержней».

Если у вас есть расчет арматуры на ленту и вы знаете диаметр и количество продольных стержней, то выбираем данный тип меню. Кол-во стержней указывается общее в сечении ленты. То есть если у вас 2 ряда по 2 стержня в каждом ряду, то указываем 4.

Пункт меню: Кол-во стержней арматуры не известно (кол-во рабочей продольной арматуры будет расcчитано согласно СП 52-101-2003)

При выборе данного типа меню поле «Кол-во продольных стержней» становится не активным.

Вам необходимо будет указать лишь диаметр арматуры и калькулятор посчитает кол-во стержней согласно нормам по СП 52-101-2003.

Если сечение растянутой арматуры будет ниже 0.1% от сечения ленты (минимально допустимое по СП), то в результатах вы увидите предупреждение: Сечение арматуры меньше минимального. Необходимо увеличить либо диаметр арматуры, либо кол-во стержней.

При выборе данного типа меню мы можем увеличить только диаметр арматуры и проверить еще раз. Если предупреждения не появилось, то диаметр подобран верно.

Поле: Диаметр арматуры

Выбираем диаметр арматуры. Доступны для выбора следующие диаметры: 10, 12, 14 , 16, 18, 20, 22, 25, 32, 36, 40мм. Для ленты в загородном строительстве используются в основном 10-12мм для продольной арматуры, и 6-8мм для поперечной арматуры (хомуты).

Поле: Кол-во продольных стержней

Выбираем количество продольных стержней на сечение ленты. Поле активно при выборе пункта меню: «Кол-во стержней продольной арматуры на ленты известно (задано конструктивно)»

Расчет бетона

Заполняем все списки и поля для получения количества и состава бетона. Алгоритм расчета можно посмотреть на странице калькулятора БетонОнлайн v.1.0

Шаг 2. Основные сведения о грунтах основания

Для получения более достоверных и надежных данных рекомендуется использовать прочностные характеристики грунта, полученные в результате испытаний. Это также приводит, как правило, к уменьшению ширины фундамента при его проектировании (при расчете минимальной ширины фундамента).

Пункт меню: Прочностные характеристики грунта известны (данные испытаний)

Рекомендуемый вариант. Если вам известны прочностные характеристики грунта, конструктивная схема здания (сооружения), длина и высота здания (сооружения), то выбираем данный пункт меню.

Также данный пункт меню выбираем при условии, если прочностные характеристики получены не в результате испытаний, а взяты по таблицам приложения Б СП 22.13330.2011 (Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*). Для того чтобы подобрать расчетное значение удельного сцепления грунта [cII] и угол внутреннего трения [φII] по данному приложению необходимо знать тип грунта, коэффициент его пористости [e] и показатель текучести [IL].

Расчетное сопротивление грунта в данном калькуляторе определяется для бесподвальных сооружений.

Пункт меню: Прочностные характеристики грунта неизвестны (табличные значения Ro)

Если вы обладаете минимальными данными о параметрах здания (сооружения) и о грунте основания, то выбираем данный пункт меню.

Расчет сопротивления грунта основания [R] в данном случае будет осуществлен через формулу, где основным параметром будет служить табличное сопротивление грунта [Ro].

Для нахождения расчетного сопротивления грунта [Ro] воспользуемся приложением В СП 22.13330.2011. Чтобы определить нужное [Ro] необходимо знать тип грунта, коэффициент его пористости [e] и показатель текучести [IL]. В отличие от приложения Б 22.13330.2011 из первого пункта меню, показатель текучести имеет всего два значения 0 либо 1 (в приложении Б показатель текучести имеет 3 диапазона: от 0 до 0.25; от 0.25 до 0.5 и от 0.5 до 0.75), что облегчает нахождения данного параметра самостоятельно «в домашних условиях».

Самостоятельное определение типа грунта

Самостоятельное определение плотности грунта

Самостоятельное определение коэффициента пористости

Самостоятельное определение показателя текучести

Шаг 3. Нагрузки на фундамент

Расчет нагрузок на вверх (обрез) фундамента собирается на 1 погонный метр фундамента: ширина ленты на1 метр ленты. Расчет производится в кН/м. 10кН/м = 1 т/м Данный параметр необходим для расчета ширины ленты.

Меню: Нагрузки известны

Выбираем данный пункт меню, если у вас посчитаны вертикальные нагрузки на 1пм ленты.

Меню: Нагрузки не известны

Данный раздел в разработке.

Поле: Вертикальная нагрузка на фундамент

Указываем вертикальную нагрузку на 1пм ленты. Важно! Нагрузки считаем без учета фундамента.

Сбор нагрузок на фундамент или сколько весит мой дом

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.

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

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

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 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

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

С учетом коэффициента запаса = Погонный вес наружных стен * Коэффициент запаса прочности = 5.2 *1.3 = 6.8 т/м.п. = 68 кН

Погонный вес внутренней несущей стены (оси Б) = Площадь внутренней несущей стены цоколя * Масса материала стены цоколя +Площадь несущей стены * Масса материала внутренней несущей стены * Высота несущей стены + ½ * Общая нагрузка на стены чердака + ½ * (Масса материала чердачного перекрытия + Эксплуатационная нагрузка чердачного перекрытия) + ½ * Общая нагрузка на стены чердака + ½ * (Масса материала перекрытия цоколя + Эксплуатационная нагрузка перекрытия цоколя) = 0.4 * 12 * 1.33 + 3 * 12 * 0.16 + ½ * 29 + ½ * (42 + 23) + ½ * (42 + 23) = 6.4 + 5.76 + 14.5 + 32.5 + 32.5 = 92 т = 7.6 т/м.п. = 76 кН

С учетом коэффициента запаса = Погонный вес внутренней несущей стены * Коэффициента запаса прочности = 7.6 *1.3 = 9.9 т/м.п. = 99 кН

Сбор нагрузок на стену первого этажа

Начинаем публикацию статей по расчету кирпичных стен. Прежде, чем приступить к расчетам, необходимо собрать нагрузки. На стены здания в пределах каждого этажа действуют нагрузки от вышележащих этажей, нагрузки от плит перекрытия рассматриваемого этажа и собственный вес отдельных участков стен.

Для начала давайте определимся, какие же нагрузки бывают?

Нагрузки бывают:

- расчетные - значения расчетных нагрузок определяются путем умножения нормативных на коэффициент надежности по нагрузке (γ_ƒ)

Также они классифицируются на:

- временные, которые в свою очередь бывают:

К постоянным относится собственный вес конструкций, который находится путем умножения объема на плотность.

К кратковременным относятся нагрузки от людей, снега, ветра (полные значения) и пр.

К длительным - перегородки, оборудование и пр., а также пониженные кратковременные от людей и снега.

В СНиПе указаны дополнительно особые нагрузки, но в данном примере они нас не интересуют.

Давайте для наглядности представим, что нам необходимо произвести сбор нагрузок на стену первого этажа двухэтажного коттеджа. Высота этажа 3м, длина 6м. Перекрытия железобетонные толщиной 220мм. Для упрощения расчетов принимаем плоскую рулонную кровлю.

Для начала произведем подсчет нагрузок на 1 м 2 перекрытия и покрытия и внесем данные в таблицу. Предположим, что пол второго этажа состоит из стяжки, поверх которой уложен ламинат. Покрытие второго этажа состоит из пароизоляции, утеплителя, цементно-песчаной стяжки и трехслойного гидроизоляционного ковра.

Собственный вес плиты перекрытия 0,22м*1м*1м*2,5 т/м 3

Теперь нам нужно определить грузовую площадь. Чтобы лучше понять, что такое грузовая площадь, посмотрим на картинку ниже.

Если нагрузка собирается для 1 погонного метра стены, то грузовая площадь будет равна произведению 1-го метра на половину расстояния между наружной и внутренней несущей стеной.

Розовым цветом отмечена грузовая площадь для средней стены, а зеленым цветом - для наружных стен.

Таким образом, для рассматриваемого нами участка кладки грузовая площадь будет равна 1м*2м=2м 2

Перемножив грузовую площадь на значения из таблицы, получим нагрузку от перекрытия и покрытия для 1 погонного метра кирпичной кладки.

От покрытия:

- постоянная - 0,749*2=1,498 т

- временная - 0,245*2=0,49 т

Полная P₂= 0,994*2=1,988 тонны

От перекрытия:

- постоянная - 0,69*2=1,4 т

- временная - 0,2*2=0,4 т

Полная P₁= 0,89*2=1,8 тонн

Осталось посчитать вес кладки второго этажа (G₂) и вес парапета (G_п). Высота 2го этажа - 3 м, парапета - 0,7 м. Толщина - 0,25 м, плотность кладки - 1,8 т/м 3 .

Вес 1 погонного метра равен:

Полная нагрузка, которая действует на 1 пог.м кладки первого этажа составит:

N=G_п+P₂+G₂+P₁=0,315+1,988+1,35+1,8=5,5 т

Для дальнейших расчетов нам также понадобится значение длительной продольной силы. Она равна сумме постоянной нагрузки от перекрытий и покрытий, веса вышележащих стен и длительной временной от перекрытий и покрытий. В нашем примере длительную временную мы не рассматривали.

N_g=0,315+1,498+1,35+1,4=4,563 т

Теперь, когда все нагрузки собраны, можно приступать к Расчету стены на прочность.

Сбор нагрузок на стену первого этажа

Для начала давайте определимся, какие же нагрузки бывают?

Нагрузки бывают:

Также они классифицируются на:

- временные, которые в свою очередь бывают:

К постоянным относится собственный вес конструкций, который находится путем умножения объема на плотность.

К кратковременным относятся нагрузки от людей, снега, ветра (полные значения) и пр.

К длительным - перегородки, оборудование и пр., а также пониженные кратковременные от людей и снега.

В СНиПе указаны дополнительно особые нагрузки, но в данном примере они нас не интересуют.

Собственный вес плиты перекрытия 0,22м*1м*1м*2,5 т/м 3

Розовым цветом отмечена грузовая площадь для средней стены, а зеленым цветом - для наружных стен.

Таким образом, для рассматриваемого нами участка кладки грузовая площадь будет равна 1м*2м=2м 2

От покрытия:

- постоянная - 0,749*2=1,498 т

- временная - 0,245*2=0,49 т

Полная P₂= 0,994*2=1,988 тонны

От перекрытия:

- постоянная - 0,69*2=1,4 т

- временная - 0,2*2=0,4 т

Полная P₁= 0,89*2=1,8 тонн

Вес 1 погонного метра равен:

Полная нагрузка, которая действует на 1 пог.м кладки первого этажа составит:

N=G_п+P₂+G₂+P₁=0,315+1,988+1,35+1,8=5,5 т

N_g=0,315+1,498+1,35+1,4=4,563 т

Теперь, когда все нагрузки собраны, можно приступать к Расчету стены на прочность.

Расчет нагрузки на фундамент

Расчет нагрузки на фундамент необходим для правильного выбора его геометрических размеров и площади подошвы фундамента. В конечном итоге, от правильного расчета фундамента зависит прочность и долговечность всего здания. Расчет сводится к определению нагрузки на квадратный метр грунта и сравнению его с допустимыми значениями.

Для расчета необходимо знать:

Регион, в котором строится здание;
Тип почвы и глубину залегания грунтовых вод;
Материал, из которого будут выполнены конструктивные элементы здания;
Планировку здания, этажность, тип кровли.

Исходя из требуемых данных, расчет фундамента или его окончательная проверка производится после проектирования строения.

Попробуем рассчитать нагрузку на фундамент для одноэтажного дома, выполненного из полнотелого кирпича сплошной кладки, с толщиной стен 40 см. Габариты дома – 10х8 метров. Перекрытие подвального помещения – железобетонные плиты, перекрытие 1 этажа – деревянное по стальным балкам. Крыша двускатная, покрытая металлочерепицей, с уклоном 25 градусов. Регион – Подмосковье, тип грунта – влажные суглинки с коэффициентом пористости 0,5. Фундамент выполняется из мелкозернистого бетона, толщина стенки фундамента для расчета равна толщине стены.

Определение глубины заложения фундамента

Глубина заложения зависит от глубины промерзания и типа грунта. В таблице приведены справочные величины глубины промерзания грунта в различных регионах.

Таблица 1 – Справочные данные о глубине промерзания грунта

Справочная таблица для определения глубины заложения фундамента по регионам

Глубина заложения фундамента в общем случае должна быть больше глубины промерзания, но есть исключения, обусловленные типом грунта, они указаны в таблице 2.

Таблица 2 – Зависимость глубины заложения фундамента от типа грунта

Зависимость глубины заложения фундамента от типа грунта

Глубина заложения фундамента необходима для последующего расчета нагрузки на почву и определения его размеров.

Определяем глубину промерзания грунта по таблице 1. Для Москвы она составляет 140 см. По таблице 2 находим тип почвы – суглинки. Глубина заложения должна быть не менее расчетной глубины промерзания. Исходя из этого глубина заложения фундамента для дома выбирается 1,4 метра.

Расчет нагрузки кровли

Нагрузка кровли распределяется между теми сторонами фундамента, на которые через стены опирается стропильная система. Для обычной двускатной крыши это обычно две противоположные стороны фундамента, для четырехскатной – все четыре стороны. Распределенная нагрузка кровли определяется по площади проекции крыши, отнесенной к площади нагруженных сторон фундамента, и умноженной на удельный вес материала.

Таблица 3 – Удельный вес разных видов кровли

Определяем площадь проекции кровли. Габариты дома – 10х8 метров, площадь проекции двускатной крыши равна площади дома: 10·8=80 м 2 .
Длина фундамента равна сумме двух длинных его сторон, так как двускатная крыша опирается на две длинные противоположные стороны. Поэтому длину нагруженного фундамента определяем как 10·2=20 м.
Площадь нагруженного кровлей фундамента толщиной 0,4 м: 20·0,4=8 м 2 .
Тип покрытия – металлочерепица, угол уклона – 25 градусов, значит расчетная нагрузка по таблице 3 равна 30 кг/м 2 .
Нагрузка кровли на фундамент равна 80/8·30 = 300 кг/м 2 .

Расчет снеговой нагрузки

Снеговая нагрузка передается на фундамент через кровлю и стены, поэтому нагружены оказываются те же стороны фундамента, что и при расчете крыши. Вычисляется площадь снежного покрова, равная площади крыши. Полученное значение делят на площадь нагруженных сторон фундамента и умножают на удельную снеговую нагрузку, определенную по карте.

Длина ската для крыши с уклоном в 25 градусов равна (8/2)/cos25° = 4,4 м.
Площадь крыши равна длине конька умноженной на длину ската (4,4·10)·2=88 м 2 .
Снеговая нагрузка для Подмосковья по карте равна 126 кг/м 2 . Умножаем ее на площадь крыши и делим на площадь нагруженной части фундамента 88·126/8=1386 кг/м 2 .

Расчет нагрузки перекрытий

Перекрытия, как и крыша, опираются обычно на две противоположные стороны фундамента, поэтому расчет ведется с учетом площади этих сторон. Площадь перекрытий равна площади здания. Для расчета нагрузки перекрытий нужно учитывать количество этажей и перекрытие подвала, то есть пол первого этажа.

Площадь каждого перекрытия умножают на удельный вес материала из таблицы 4 и делят на площадь нагруженной части фундамента.

Таблица 4 – Удельный вес перекрытий

Таблица расчет веса перекрытий и их нагрузка на фундамент

Площадь перекрытий равна площади дома – 80 м 2 . В доме два перекрытия: одно из железобетона и одно – деревянное по стальным балкам.
Умножаем площадь железобетонного перекрытия на удельный вес из таблицы 4: 80·500=40000 кг.
Умножаем площадь деревянного перекрытия на удельный вес из таблицы 4: 80·200=16000 кг.
Суммируем их и находим нагрузку на 1 м 2 нагружаемой части фундамента: (40000+16000)/8=7000 кг/м 2 .

Расчет нагрузки стен

Нагрузка стен определяется как объем стен, умноженный на удельный вес из таблицы 5, полученный результат делят на длину всех сторон фундамента, умноженную на его толщину.

Таблица 5 – Удельный вес материалов стен

Площадь стен равна высоте здания, умноженной на периметр дома: 3·(10·2+8·2)=108 м 2 .
Объем стен – это площадь, умноженная на толщину, он равен 108·0,4=43,2 м 3 .
Находим вес стен, умножив объем на удельный вес материала из таблицы 5: 43,2·1800=77760 кг.
Площадь всех сторон фундамента равна периметру, умноженному на толщину: (10·2+8·2)·0,4=14,4 м 2 .
Удельная нагрузка стен на фундамент равна 77760/14,4=5400 кг.

Предварительный расчет нагрузки фундамента на грунт

Нагрузку фундамента на грунт расчитывают как произведение объема фундамента на удельную плотность материала, из которого он выполнен, разделенное на 1 м 2 площади его основания. Объем можно найти как произведение глубины заложения на толщину фундамента. Толщину фундамента принимают при предварительном расчете равной толщине стен.

Таблица 6 – Удельная плотность материалов фундамента

Площадь фундамента – 14,4 м 2 , глубина заложения – 1,4 м. Объем фундамента равен 14,4·1,4=20,2 м 3 .
Масса фундамента из мелкозернистого бетона равна: 20,2·1800=36360 кг.
Нагрузка на грунт: 36360/14,4=2525 кг/м 2 .

Расчет общей нагрузки на 1 м 2 грунта

Результаты предыдущих расчетов суммируются, при этом вычисляется максимальная нагрузка на фундамент, которая будет больше для тех его сторон, на которые опирается крыша.

Условное расчетное сопротивление грунта R₀ определяют по таблицам СНиП 2.02.01—83 «Основания зданий и сооружений».

Максимальная нагрузка на каркасную стену

В одной из прошлых статей я указал на высокий потенциал по части механической надежности каркасного дома. Сегодня попробуем выразить этот потенциал в цифрах. Рассмотрим основное воздействие на стену каркасного дома - сжатие от веса строительных конструкций и всего находящегося в доме и на доме.

Главный несущий элемент каркасной стены - это стойка. В качестве стоек обычно используются доски толщиной 40. 50 мм и шириной от 100 до 200 мм. Длинная сторона сечения cтойки располагается перпендикулярно плоскости стены. Помимо того, что ширина (высота сечения) стойки задает толщину утеплителя, такое расположение наиболее выгодно с точки зрения строительной механики.

Расчетное сопротивление древесины 2-го сорта сжатию вдоль волокон следует принимать 130 кг/см² - на уровне бетона. Если бы нагрузка приходила бы точно в середину стойки, то одна стандартная стойка 5х15 см могла бы выдержать не менее 10 тонн . Но учет вероятности потери устойчивости снижает эту цифру на 35. 40% (при высоте этажа около 3 метров). Дополнительное влияние изгиба от ветра и внецентренного приложения нагрузки может снизить несущую способность стойки до 3. 4 тонн (и даже меньше).

Испытания древесины на сжатие вдоль волокон Испытания древесины на сжатие вдоль волокон Результаты проверки стойки 5х15 см высотой 2,8 метра при воздействии вертикальной внецентренной нагрузки 3 тонны и ветра. Результаты проверки стойки 5х15 см высотой 2,8 метра при воздействии вертикальной внецентренной нагрузки 3 тонны и ветра.

Однако не только несущая способность стойки может оказаться лимитирующим фактором нагрузки на каркасную стену. По верху и низу стоек расположены верхняя и нижняя обвязки. И стойка давит на эти обвязки (на верхнюю - в виде реакции), которые сопротивляются смятию поперек волокон . А сопротивление смятию поперек волокон даже с учетом положительного влияния сопротивления соседних незагруженных участков оказывается примерно в 3 раза меньше , чем сопротивление сжатию. Правда, следует отметить, что разрушения при напряжениях, превышающих расчетное сопротивления смятию, не происходит, но становятся недопустимыми деформации узла:

Таким образом, по крайней мере при предварительных расчетах , можно принять допустимую нагрузку для стойки каркасного дома из доски толщиной 50 мм такую, чтобы среднее давление в стойке равнялось 41 кг/см² . То есть, основным лимитирующим фактором чаще всего(но не всегда !) будет являться сопротивление смятию поперек волокон нижней обвязки .

Для стойки 5х15 см вычисленная таким образом допустимая нагрузка составит 3 тонны , для стойки 5х20 см - 4 тонны , для стойки 5х10 см - 2 тонны . Если на стойку приходится большая нагрузка, то следует увеличить сечение. Но если увеличение нагрузки локальное, то стойка просто дублируется (сдваивается или страивается), однако при этом падает расчетное сопротивление смятию. То есть для сдвоенной стойки среднее давление следует ограничить уже 30 кг/см², а для строенной - 27 кг/см². То есть, допустимая нагрузка на стойку из двух досок 5х15 см составит 4,5 тонны, а не 2х3=6.

Так как стойки обычно ставятся с шагом 0,6 метра, то получается, что допустимая нагрузка на 1 п.м. глухой каркасной стены при стойках 5х15 составит около 5 тонн , что, как правило, с лихвой перекрывает реальные цифры нагрузки. При этом надо понимать, что нагрузка на стену считается не путем деления веса дома на периметр стен , а следует выделять отдельные участки стен, по-разному загруженные (если интересно, как это осуществляется - напишите в комментариях).

Еще раз подытожим:

- максимальная нагрузка на глухой участок стены каркасного дома при стойках 5х15 с шагом 0,6 метра составит 5 тонн/п.м.

- максимальная нагрузка на рядовую стойку 5х15 составит 3 тонны, в отдельных случаях - еще меньше

PS. Любопытно также проанализировать картинку в "шапке" разрушенного от перегрузки каркасного дома. Как раз на фото заметно, что практически все стойки остались целы, а дом завалился потому что была потеряна жесткость каркаса из-за потери связи между жесткой обшивкой и каркасом. То есть данный дом развалился раньше, чем древесина достигла предельного состояния (расчетного сопротивления). Поэтому этот вопрос нуждается в дополнительном исследовании и возможно выводы в статье в некотором времени будут скорректированы.

Читайте также: