Как рассчитать нагрузку на фундамент самому: полезный гайд

Как известно, ни одно строение не обходится без фундамента — надежного основания, которое равномерно распределяет вес здания по всей площади застройки, передавая его на грунт. Несущая конструкция обеспечивает устойчивость и надежность здания, и важность этого элемента обуславливает значительное количество временных и денежных ресурсов, которые затрачиваются на ее возведение. 

Чтобы безошибочно определить параметры будущего фундамента на этапе расчетов, необходимо обладать информацией: какие нагрузки будет давать надфундаментная часть здания и какова несущая способность грунта в пятне застройки. От точности расчетов зависит не только долговечность и прочность дома, но и безопасность для всех, кто будет в нем жить.

Какие нагрузки необходимо учитывать при расчетах

Все нагрузки, оказывающие воздействие на несущую конструкцию, следует разделять на постоянные и временные. К первым относят вес всех конструктивных элементов дома — стен, перекрытий, крыши, несущих колонн. Сюда же относится и нагрузка на грунт от самого фундамента.

В простых случаях заказчик может воспользоваться калькулятором, который наличествует на подавляющем большинстве строительных ресурсов. Вводим размеры, выбираем материалы — получаем данные о постоянной нагрузке. Для большей точности расчетов лучше обратиться к специально обученному специалисту — проектировщику, который учтет все особенности участка и особые требования застройщика.

Постоянная нагрузка на основание складывается из веса следующих конструкций:

• Кровля. Включая стропила, обрешетку, вес покрытия (профнастила, черепицы, шифера);
• Несущие элементы. Перегородки, колонны, опоры и стены;
• Двери и окна;
• Лестницы;
• Межэтажные перекрытия. Плиты, балки, изоляционный материал, стяжка и напольное покрытие;
• Перекрытие чердака и подвала.

Временные нагрузки включают в себя три категории: длительные, кратковременные и особые. К длительным нагрузкам относятся вес временных перегородок, тяжелого оборудования и мебели — при учете, что они находятся в доме в течение продолжительного времени. К кратковременным нагрузкам относятся вес людей и животных, а также снеговая нагрузка и ветровое воздействие. Особые нагрузки — редкие и экстремальные ситуации: сейсмическая активность в регионе, нагрузка от взрывов и пожаров, воздействия от просадки грунта. Коротко: исключительные ситуации, которые происходят при чрезвычайных случаях. 

Временные нагрузки суммируются из следующих:

• Длительных. Вес временных перегородок, оборудования, меблировки;
• Кратковременных. Вес людей и животных, нагрузка от осадков и ветра;
• Особых. Возникают при чрезвычайных ситуациях.

Определить точное значение временных нагрузок сложно. Для их расчета специалисты-проектировщики используют нормативные значения из соответствующих документов и правил. Например, в таблице 8.3 Свода правил приведены показатели нормативной распределенной нагрузки на межэтажные перекрытия — 150 кг/м². Приведенный показатель необходимо умножить на площадь перекрытия, чтобы в результате получить показатель полной нагрузки на конструкцию.

В расчет временных нагрузок входят климатические факторы: снеговая и ветровая нагрузки, которые также влияют на процесс проектирования.  Снеговая нагрузка зависит от климата и региона строительства — толщина снежного покрова значительно рознится в зависимости от области. 

В СП 20.13330.2011 («Строительные нормы и правила») представлена карта, которая наглядно демонстрирует разницу в показателях веса снежного покрова в разных зонах страны. Общая карта делится на 8 районов — вес снега на квадратный метр колеблется от 80 кг для первой категории до 560 кг для восьмой категории.

При определении снеговой нагрузки также важны конструктивные особенности крыши, её площадь и уклон. В зависимости от этих факторов, нагрузка от снега может различаться.

Ветровая нагрузка при расчетах, как правило, не учитывается как вручную, так и при использовании специального калькулятора. Причина в том, что её влияние оценивается как незначительное. Однако, для легких сооружений, таких как заборы или беседки, ветровая нагрузка играет крайне важную роль, поскольку может усиливать горизонтальные и вытягивающие силы.

Как рассчитать нагрузку на фундамент самому

Для примера рассчитаем нагрузку на фундамент от каркасного строения — дома с мансардой, размер — 6х9 метров:

1. Рассчитаем вес стен объекта: условимся о средней высоте стен в 3,5 метра, сумме периметров внутренних и наружных стен = 36 метров. Удельный вес каркасной стены толщиной 200 мм с утеплителем = 40-70 кг/м^2, (справочные данные с усредненными значениями):

36 м х 3,5 м х 70 кг/м² = 8820 кг = 8,8 т.

2. Считаем вес кровли: деревянная стропильная система, покрытие — профнастил = 30 кг/м². Вес крыши будет равен произведению ее площади и удельного веса квадратного веса материала:
   

90 м² х 30 кг/м² = 2700 кг = 2,7 т.

3. Вес межэтажных перекрытий: условный вес пола с утеплением = 150 кг/м². Вес перекрытий равен произведению их площади, количества и удельного веса материалов:

54 м² х 150 кг/м² х 2 = 16,2 т.

4. Полученную сумму показателей необходимо умножить на коэффициент надежности (согласно п. 4.2. СП 20.13330.2011), для деревянных конструкций — 1,1:

27,7 т х 1,1 = 30,5 т.

5. Рассчитаем временные нагрузки: а) длительной и кратковременной, б) снеговой. К полученному показателю веса перекрытий прибавляем нормативное значение из Табл. 8.3 СП 20.13330.2011) для жилых зданий = 150 кг/м²:

54 м² х 150 кг/м² х 2 = 16,2 т.

Снеговую нагрузку рассчитываем из формулы: площадь крыши х расчетный вес снега х коэффициент уклона крыши х коэффициент надежности по нагрузке (1,4):  

90 м² х 0,2 т/м² х 0,7 х 1,4 = 17,6 т

6. Суммируем воздействие на фундамент: 30,5 + 16,2 + 17,6 = 64,3 т. 

Итог

Нагрузка на фундамент состоит из веса самого здания и включает в себя различные переменные факторы — вес людей, домашней мебели, перегородок и накопленного на крыше снега в зимнее время года. Пример расчета, представленный в статье, является значительно упрощенным и применим только для небольших и относительно легких домов или второстепенных построек. Во всех остальных случаях необходимо обратиться к профессиональному проектировщику, чтобы провести более точные расчеты, учитывающие все нюансы строительства и расположения здания.