Сбор нагрузок на фундамент перед началом строительства

Фундамент — это не просто основа здания. В первую очередь, это его укрепляющая и поддерживающая часть. Если фундамент возведен некорректно, то вполне вероятно возникновение дефектов в общей конструкции дома. Все элементы здания в сумме оказывают определенное давление на грунт, на котором стоит постройка. При этом главная задача фундамента состоит в том, чтобы сделать это воздействие минимальным. В противном случае дом может попросту начать «сползать» под землю.

Для того чтобы избежать всевозможных проблем со зданием, буквально с самого начала проектирования строительства необходимо произвести расчеты и сбор нагрузок на фундамент, которые будут оказывать на него влияние.

Порядок выполнения расчетов

Начать стоит с того, что на фундамент здания могут влиять различные виды нагрузок. Условно среди них можно выделить постоянные и временные воздействия, однако в общем случае они классифицируются по четырем параметрам:

• Нагрузки, включающие в себя общую массу элементов конструкции здания;
• Полезные нагрузки, состоящие из веса всех эксплуатационных предметов пользования (мебели, бытовых приборов и т. д);
• Фундаментальные нагрузки, которые определяет собственно масса самого основания дома;
• Нагрузки динамического характера, размер которых напрямую зависит от климатических условий местности (имеется в виду влияние осадков в виде дождя и снега, а также порывы ветра).

В идеале расчет нагрузок на основание дома должен быть максимально точным и предусматривающим все детали. Но правильно выполнить данное задание можно только после того, как будет полностью составлен план будущего дома с указанием абсолютно всех размерностей. На этапе, когда проект постройки находится в состоянии разработки, вполне реально произвести ориентировочные подсчеты. Имея на руках готовый план здания, стоит вплотную заняться сбором нагрузок. При этом ключевое значение будут иметь такие факторы:

• предусматриваемое число лиц, которые будут эксплуатировать постройку;
• материалы для возведения и отделки дома;
• габариты здания;
• наличие того или иного оборудования;
• особенности климата на данном участке;
• характеристики грунта, на котором будет располагаться дом.

Определить предполагаемые нагрузки с высокой точностью зачастую бывает сложно, поэтому лучше, если данную операцию будет проводить специалист. При самостоятельном подсчете вероятных воздействий на фундамент крайне тяжело вывести идеально правильные цифры, но можно постараться получить условные данные с минимальной погрешностью. В таком случае застройщику удастся сэкономить на затратах, касающихся оплаты услуг специалиста, но при этом получить оптимальные значения воздействий на фундамент.

При самостоятельном подсчете данных вполне достаточно приблизительного сбора нагрузок, итог которого затем умножается на «коэффициент приблизительности». Таким способом у застройщика есть все шансы получить адекватную и вполне оптимальную цифру, позволяющую без риска начинать строительство дома.

Определение качеств опорного грунта

При произведении расчетов нагрузки на фундамент здания следует учитывать множество факторов. При этом одним из ключевых моментов операции является выявление характеристик грунта на выбранном для строительства участке. На рассмотрение обычно берется четыре следующих особенности земельной поверхности местности:

• несущая способность;
• уровень усадки;
• глубина промерзания;
• уровень нахождения относительно грунтовых вод.

Первый параметр характеризует способность грунтовых слоев сопротивляться внешним нагрузкам. Данная особенность напрямую влияет на размер будущего здания. Высокая несущая способность грунта позволяет уменьшить площадь подошвы фундамента. Все значения принято приравнивать к средней цифре, которая равна 2 кг/м². Относительно этого числа собственно и определяется уровень несущей способности поверхности участка.

Усадка грунта — особенность, которая указывает на плотность земельного слоя. Также она определяет склонность поверхности к деформациям. Чем прочнее грунт, тем меньше шансов, что он прогнется под воздействием тяжелой конструкции. Именно поэтому участки с небольшим значением усадки считаются самыми надежными.

По глубине промерзания грунта также можно определить его склонность к деформациям. При пониженных температурах почвенные слои могут начать расширяться, тем самым выталкивая фундамент здания наружу. В этом случае происходит процесс деформации, обратный усадке.

Что касается наличия в грунте влаги, то этот фактор имеет массу деталей и он активно влияет на значения предыдущих трех параметров. Во-первых, близкорасположенные к поверхности почвенные воды делают земельный слой менее прочным, а, значит, уменьшают его несущую способность. Во-вторых, влажная почва становится более мягкой и податливой, что способствует ее деформированию при нагрузках. Это касается как усадки, так и расширения грунта.

Проблема подобных исследований в том, что они требуют специализированного вмешательства с применением геологических испытаний. Обычно такая проверка дает подробные и качественные результаты, однако в большинстве случаев она невыгодна как по экономическим, так и по временным затратам. Поэтому, дабы найти более универсальный способ получения нужных значений, можно воспользоваться справочными данными. При этом подсчет характеристик опорного грунта будет происходить методом сопоставления нескольких чисел и нахождения по ним средней цифры.

Расчет нагрузок с учетом допустимых деформаций

Осуществить качественный сбор нагрузок на фундамент совершенно невозможно без учета деформационных явлений. Важно понимать, что для любого жилого здания рано или поздно произойдет определенный этап усадки, который может заметно повредить конструкцию вплоть до нарушения ее целостности. Подобные риски возникают тогда, когда деформация попросту не включается в расчеты по сбору нагрузок. Если же все операции произведены грамотно, то на общей конструкции усадка грунта никак не скажется. При этом допустимая деформация обязательно не должна превышать установленную норму. Отклонение от общепринятых значений также грозит печальными последствиями для постройки.

В фундаменте могут возникать следующие виды деформаций:

• сдвиг;
• прогиб;
• выгиб;
• крен;
• смещение по горизонтали;
• перекос.

Сдвиг в основании может происходить из-за усадки грунта, при которой одна сторона участка опускается гораздо больше другой. При таких существенных изменениях в зоне опасности оказывается стена, попадающая в середину деформации фундамента.

Прогиб и выгиб — также результаты усадки земельного слоя, однако в данном случае процесс происходит не настолько критично. Уровень грунта становится неравномерным, при этом провоцируя видоизменение фундамента в изогнутую форму.

В многоэтажных постройках может образовываться так называемый крен. Он представляет собой уклон здания под каким-либо углом. В невысоких домах такое явление совершенно не встречается. При активном росте крен может разрушить конструкцию здания.

Горизонтальные деформации происходят на фоне множественных нагрузок фундамента. Обычно они охватывают подвальные части дома или его основание.

Еще одним последствием неравномерной просадки грунта может стать перекос. Возникновение такого деформационного явления наиболее вероятно вдоль длинных стен. Однако перекосу подвергается не вся сторона здания, а лишь ее маленьких участок.

Пример расчета нагрузок на фундамент

Для вычисления общей суммы нагрузок на основание дома рассмотрим пример. В качестве объекта, для которого производятся расчеты, возьмем одноэтажное здание с имеющейся мансардой. За главный источник информации примем подробный план жилого дома, на котором указаны все размерности и применяемые стройматериалы.

Для начала определим исходные данные для сбора нагрузок:

• конструкция дома включает в себя один этаж и мансарду;
• габариты здания равны 15×15 м;
• расстояние между перекрытиями — 3 м;
• стены постройки — бревенчатые, а их толщина — 50 см;
• здание подлежит облицовке пустотелым кирпичом. Толщина внешнего слоя приравнивается к 15 см;
• прямо над цокольным этажом располагается перекрытие. В качестве материала используются пустотелые железобетонные плиты;
• перекрытие для мансарды выполнено из того же материала, что и над цоколем;
• стропильная крыша отделана шиферной кровлей.

Получаем результаты

Первым делом необходимо произвести подсчет площадей всех частей конструкции. В итоге получаем такие результаты:

• общая площадь перекрытий будет равна 15*15 м или 225 м²;
• площадь несущих стен здания — 180 м² (4*15*3 м). Это значение также включает в себя дверные и оконные проемы;
• мансарда будет иметь площадь 69 м², что вычисляется сложением 1*4*15 и 3*3;
• суммарная площадь стен равна 294 м²;
• при расчетах площади кровли получаем 225 м² (1*15*15).

Дальнейшие действия производим приравниванием исходных данных к табличным значениям средних нагрузок на фундамент. Расчеты выполняем следующим образом:

• вес бревенчатых стен находим в виде произведения несущих стен здания, их толщины и средней массы одного м3 (180*0,5*600=54 т);
• массу облицовочного кирпича выражаем как суммарную площадь стен, умноженную на толщину кладки и на усредненную плотность кирпича (294*0,15*1400=61,74 т);
• нагрузка с перекрытий для цоколя и мансарды равна произведению общей площади перекрытий и усредненной плотности железобетонных плит (225*500=112,5 т);
• расчет веса кровельного материала производим в виде умножения площади кровли на среднюю массу шифера (225*50=11,25 т).

Сложив все полученные данные, мы получаем величину нагрузки всех элементов конструкции дома, равную 239,5 тоннам.

Предусмотрительное отношение и рассудительность — главные составляющие удачного строительства дома. Необходимо помнить, что в данном предприятии сбор нагрузок имеет немаловажное значение, а, значит, он требует особенно внимательного подхода. Чтобы определить воздействия на фундамент, необязательно тратить кучу денег на специалиста или уйму времени на выполнение математических операций. Современные технологии развиваются, и поэтому, если застройщик не имеет возможности воспользоваться вышеуказанными способами, то он может с успехом произвести расчеты на нагрузку при помощи калькулятора.