Непомірне навантаження на фундамент призведе до руйнування всієї будівлі. Тому в процесі проектування конструкції будинку потрібно приділити особливу увагу розрахунком (збору) навантажень, що діють на фундамент будови.
І в цій статті ми познайомимо вас з процесом обчислення найпомітніших навантажень, що роблять вплив і на габарити, і на конструкцію підстави для житлового будинку або комерційного будови. Але спочатку ми дамо трохи теорії, розповівши про різновиди навантажень проектуються на фундамент з боку будови і грунту і про типи деформацій конструкції підстави спровокованих цими навантаженнями.

різновиди навантажень
Збір навантажень на фундамент формується під впливом таких чинників:
• Веса самої будови: від покрівлі до нижнього вінця (або першого ряду цегли / блоків), зведеного за вже існуючим проектом.
• Експлуатаційної навантаження - ваги всіх предметів інтер'єру, мешканців, оздоблювальних матеріалів, меблювання, внутрішніх комунікацій, побутової техніки та іншого вмісту житла.
• Веса самого фундаменту: від п'яти до ростверку з усіма супутніми елементами - обробкою, гідроізоляцією, утепленням і так далі.
• Динамічної навантаження - передбачуваного ваги снігового покриву і сили тиску вітру на стіни та покрівлю будівлі.

Точне визначення суми навантажень, а рівно і кожної складової збору, відноситься до досить скрутним операціями.
Тому більшість вищенаведених параметрів вважають виходячи з обсягів будматеріалів і площі підлоги, покрівлі й стін будови, множачи ці дані на відповідні коефіцієнти.
На щастя для проектантів обчислення ваги будинку і підстави будови, а рівно і експлуатаційної, і динамічної навантажень, проводиться шляхом введення вихідних даних в спеціальну програму - калькулятор фундаменту.

Характеристики опорного грунту
Крім конструкційного, експлуатаційного і динамічного ваги, проводячи розрахунок навантаження на фундамент, слід врахувати такі характеристики і якості опорного грунту, як:
• Усадку грунту під п'ятою підстави. Цей параметр визначається за ступенем деформації грунту під вагою навантаженої стрічки або опори. І чим вище щільність грунту, тим менше його усадка.

• Глибину промерзання грунту. Цей параметр впливає на навантаження, що виникає внаслідок деформацій обдимання грунту. Розширюється під впливом низьких температур грунт виштовхує заглиблений в нього фундамент.
• несуча здатність грунту. Цей параметр визначає опірність грунту зовнішніх навантажень. Висока несуча здатність дозволяє зменшити площу підошви підстави.

Втім, перед тим, як порахувати навантаження на фундамент з боку грунту, необхідно провести повноцінну геологічну розвідку з контрольним бурінням і статичними випробуваннями опор. Тому, в більшості випадків, вищевказані параметри беруться з таблиць або визначаються за середнім значенням на основі зіставлення найменших і найбільших значень.
Різновиди деформації конструкції підстави

Під впливом навантажень з боку основи та гранту в конструкції, в тілі фундаменту виникає відразу кілька різновидів деформації, а саме:
• Деформація по цокали - прогин та вигинання, провоцируемая моментом сил, що виникають в процесі нерівномірного усадки (занурення) всієї підошви фундаменту в грунт.
• Деформації по горизонталі і вертикалі фундаменту - крен, перекіс або зсув, які провокує навантаження на одне «плече» конструкції. Джерело навантаження в даному випадку - помітна усадка грунту під одним кутом, опорою або гранню (свайної лінією) фундаменту.
• Деформація горизонталі - зміщення, що викликається сейсмічними навантаженнями, провокується зміщенням шарів грунту.

Причому необхідно розуміти, що зазначені деформації виникнуть в тілі фундаменту в будь-якому випадку. Однак, якщо прогин, зсув, крен та інші різновиди деформацій не вийдуть за розумні межі, то конструкція підстави не постраждає.

Приклад збору навантажень на фундаменти

Але вистачить теорії. Давайте розглянемо приклад збору навантажень стрічкового і стовпчастого фундаменту. І почнемо ми з навантажень, що діють на фундамент з боку будови. Ці рекомендації підійдуть і для стовпчастих, і для стрічкових підстав.

Збір навантажень з боку будови
Вище по тексту вже говорилося, що навантаження з боку будови поділяються на:
• Конструкційні (вага самого будинку).
• Експлуатаційні (вага вмісту будинку).
• Динамічні (вага снігу на покрівлі, зусилля, що передається на конструкцію вітром).

Конструкційні навантаження вважають за обсягом і питомою вагою будматеріалу. Наприклад, якщо ви придбали для будівництва стін 15 кубометрів пиломатеріалу з щільністю 600 кг/м3, то конструкційна навантаження наблизиться до 9 тоннам. Ну а будова, що зводиться з 8000 ординарних цеглин - маса однієї штуки - 3,5 кілограма - згенерує конструкційну навантаження в 28 тонн.

Але це тільки стіни. Конструкційну навантаження перекриттів і покрівлі слід обчислити окремо. Вага одного листа 8 - хвильового шиферу дорівнює 26 кілограмам, а квадратний метр такого покриття важить 14 кіло. Щільність соснового бруса, що витрачається на каркас покрівлі дорівнює 550-600 кг/м3.
У підсумку, двосхилий дах з площею покрівлі в 60 «квадратів» згенерує вагу в 0,8 тонни по покрівлі і 1,2 тонни по каркасу (до двох кубометрів пиломатеріалів на брус і дошки обрешітки).

Точні обсяги будматеріалу можна обчислити по калькулятору покрівлі - спеціальною програмою, в яку вводять габарити даху і отримують на виході дані по метражу покрівельного покриття і обсягом пиломатеріалів для каркаса і обрешітки.
Експлуатаційна навантаження визначається за метражем цокольного і міжповерхового перекриття. За СНИП квадратний метр площі будинку можна навантажити 300-350 кілограмами. У підсумку, будинок площею в 100 м2 згенерує 3,5 тонни експлуатаційного навантаження.

Динамічне навантаження вважають за площею покрівлі, множимо на масу снігу, що давить на квадратний метр даху. У наших широтах снігова маса доходить до 180 кг/м3. І в розглянутому випадку вона дорівнює 10,8 тонни.

Збір навантажень з боку фундаменту

Наступний етап збірки навантажень - визначення маси самого фундаменту. Знаючи зовнішні зусилля, що генеруються загальною масою будови можна підрахувати обсяги стрічкового підстави і кількість опор в стовпчастих фундаменті.
Збір навантажень на стовпчастий фундамент починається з визначення несучої здатності одного стовпа, що обчислюється за площею його підошви і несучої здатності грунту. І якщо остання характеристика дорівнює 2 кг/см2 (це мінімальне значення), а площа підошви доходить до 1600 см2 (40х40 сантиметрів), то один стовп утримає не менше 3,2 тонни.

Загальна кількість стовпів, обчислюється по збору навантажень з боку будови. У нашому випадку вона дорівнює 44,3 тонни, збільшимо цей результат на 50 відсотків (коефіцієнт запасу міцності) і отримаємо 66,45 тонни. На цей вагу потрібно, як мінімум 21 стовп.
Ну а знаючи кількість стовпів і обсяги однієї опори (0,4 х0, 4 (площа підстави) х1, 5 (висота)) можна обчислити загальний обсяг фундаменту. У нашому випадку він дорівнює 5,04 м3. Стовпи заливають бетоном, отже, вага такого фундаменту дорівнює 12,6 тонни (5,04 м3 х 2500 кг/м3 (питома вага бетону)).

Збір навантажень на стрічковий фундамент починають з обчислення площі підошви. Її визначають по збору навантажень з боку будови і несучої здатності грунту. У нашому випадку вона дорівнює 33 225 см2 (66450 кг (обчислена вище маса будинки) / 2 кг/см2).
Але ці дані визначаються тільки по конструкційним характеристикам, а є ще й експлуатаційні - морозостійкість, вологостійкість, мінімальна ширина стрічки та інше. І за цими параметрами при мінімальній ширині стрічки в 40 сантиметрів площа основи найкраще обчислити по периметру самої будівлі. І для будинку в 100 м2 (умовні габарити 10х10 м) периметр буде дорівнює 40 метрам, а площа основи 16 м2 (40х0, 4).

Знаючи площу основи і глибину залягання фундаменту можна обчислити об'єм заливки. І при висоті стіни фундаменту в 1,5 метра на заливку підстави піде до 24 м3 розчину. А маса фундаменту буде дорівнює 60 тоннам (24м3 обсягу множимо на 2500 кг/м3 щільності залізобетону)
Чи витримає таку вагу наш грунт? Зрозуміло, так. Адже 160000 см2 грунту (16 м2 підошви нашого фундаменту) з несучою здатністю в 2 кг/см2 можуть прийняти 320 -тонну навантаження, а загальна вага нашого фундаменту і будови - всього 126,45 тонни.

Підіб'ємо підсумки
На завершення слід зазначити, що всі вищенаведені розрахунки можна виконати за допомогою спеціальних програм - калькуляторів, в які завантажують відомості про габарити будови і характеристиках грунту. А на виході отримують інформацію за обсягами використовуваних будматеріалів. На основі цих даних збір навантажень обчислюється шляхом найпростішого перемноження рекомендованого обсягу на щільність відповідного будматеріалу.