У статті «Збираємо навантаження на стрічковий фундамент будинку» ми поговорили про збір навантажень для випадку, коли основні несучі конструкції - це стіни будинку. Зараз все частіше трапляється, що приватні житлові будинки будують каркасного типу: коли несуть є колони, що спираються на стовпчасті фундаменти, і сприймають навантаження від перекриттів, балок, стін, перегородок, підлог, даху - в загальному, все, що в домі запроектовано. Підхід до збору навантажень в цьому випадку дещо інший.
Припустимо, у нас є двоповерховий будинок (другий поверх - полумансардний) каркасного типу: стовпчасті фундаменти з фундаментними балками (під стіни 1 поверху), монолітні колони, монолітні перекриття (безбалкові, тільки по периметру - обв'язувальна балка), поздовжні монолітні балки на другому поверсі - підтримуючі конструкції даху; дерев'яний дах, зовнішні стіни - з газобетону, перегородки - цегляні.
Постараємося зібрати навантаження для розрахунку:
1) стовпчастого фундаменту під центральну колону (осі 2 / Б);
2) стовпчастого фундаменту під кутову колону (осі 1 / В);
3) стовпчастого фундаменту під крайню колону (осі 4 / Г);
4) фундаментної балки.
Виберемо місто проектування (для снігового навантаження) - нехай це буде Миколаїв.
Увага! Перетину несучих елементів (товщина перекриття, розміри кроквяних ніг, колон, балок) взяті просто для прикладу, їх розміри не підтверджені розрахунком і можуть значно відрізнятися від прийнятих.
1. Навантаження від 1 м 2 перекриття над першим поверхом.
Тепер необхідно перейти до збору навантажень на фундаменти. На відміну від навантаження на стрічковий фундамент, яка визначається на погонний метр, навантаження на стовпчастий фундамент збирається в кілограмах (тоннах), так як по суті є зосередженою і передається у вигляді сили N від колони - фундаменту.
Як перейти від рівномірно розподіленого навантаження до зосередженої? Потрібно помножити її на площу (для навантаження, вимірюваної в кг / м 2) або на довжину (для навантаження, вимірюваної в кг / м). Так, на колону, розташовану на перетині осей «2» і «Б» навантаження передається з прямокутника, позначеного на малюнку вище рожевим кольором, розміри цього прямокутника 2,75х3 м 2. Як визначити ці розміри? По горизонталі у нас є два прольоти між сусідніми колонами: один 4,5 м, другий - 1,5 м. Від кожного з цих прольотів половина навантаження припадає на одну колону, а половина - на іншу. У підсумку, для нашої колони довжина збору навантаження буде дорівнює:
4,5 / 2 + 1,5 / 2 = 2,25 + 0,75 = 3 м.
Точно так же визначається довжина збору навантаження в перпендикулярному напрямку:
3/2 + 2,5 / 2 = 1,5 + 1,25 = 2,75 м.
Площа збору навантаження для колони по осі 2 / Б дорівнює: 3 * 2,75 = 8,25 м 2.
Але для цієї ж колони площа збирання навантаження від даху вже буде інший, тому що колони по осі «3» на другому поверсі вже немає (це видно на розрізі будинку), і проліт праворуч від колони зростає до 4,5 м. У табличному розрахунку це буде враховано.
6. Визначимо навантаження на стовпчастий фундамент під колону в центрі будівлі (по осі «2 / Б»).
1. Висота колони вважається від верху фундаменту до низу перекриття плюс від верху перекриття до низу балки під коником.
2. При підрахунку навантаження від конструкцій даху потрібно звертати увагу на площу збору навантаження - для похилих елементів площа більше, для розташованих горизонтально - менше. В даному випадку кроквяні ноги, металочерепиця та лати розташовані похило і мають велику площу, ніж розташовані горизонтально дерев'яні горищні балки, утеплювач і гіпсокартон. Для двох інших колон буде інша ситуація.
3. Навантаження від ваги перегородки береться від тієї частини перегородки, яка спирається на ділянку перекриття, з якого збирається навантаження (на малюнку заштрихований рожевим). Оскільки в таблиці 4 збиралася навантаження від 1 кв. метра перегородки, то її потрібно помножити на висоту і довжину перегородки.
7. Визначимо навантаження на стовпчастий фундамент під колону по зовнішній стіні (по осі «1 / В»).
Нормативна навантаження, кг
Розрахункове навантаження, кг
Від власної ваги колони загальною висотою 4,2 м
Від власної ваги балки під кроквою довжиною 3,25 м
Від власної ваги обв'язувальної балки довжиною 3,25 м
Від перекриття над першим поверхом (площею 3,25 * 2,4 = 7,8м 2)
Від конструкції даху (довжина похилого крокви 3,23м; довжина збору навантаження уздовж осі «1» 3,25м)
Від утеплювача даху і гіпсокартону (довжина похилого крокви 3,23м; довжина збору навантаження уздовж осі «1» 3,25м)
Від ваги стіни (довжина 3,25 м, сумарна висота 4,2 м)
Від ваги перегородки (довжина 3,25 м, середня висота (1,55 + 2,75) / 2 = 2,15 м)
На перекриття над першим поверхом (площею 3,25 * 2,4 = 7,8м 2)
Снігове навантаження (довжина похилого крокви 3,23м; довжина збору навантаження уздовж осі «1» 3,25м)
1. Висота обв'язувальної балки вважається до низу перекриття, щоб не враховувати один і той же бетон двічі.
2. Утеплювач і гіпсокартон в даному випадку розташовані похило, тому і площа їх береться відповідно.
3. Висота перегородки через похилій даху не однакова. Середню висоту знаходимо як суму найменшою і найбільшою висот перегородки (на ділянці, з якого збирається навантаження), поділену на два.
8. Визначимо навантаження на стовпчастий фундамент під кутову колону (по осі «4 / Г»).
Нормативна навантаження, кг
Розрахункове навантаження, кг
Від власної ваги колони загальною висотою 4,2 м
Від власної ваги балки під кроквою довжиною 2,15 м
Від власної ваги обв'язувальної балки сумарною довжиною 2,15 + 1,65-0,3 = 3,5 м
Від перекриття над першим поверхом (площею 2,15 * 1,65 = 3,6 м 2)
Від конструкції даху (довжина похилого крокви 3,23м; довжина збору навантаження уздовж осі «4» 2,15)
Від утеплювача даху і гіпсокартону (довжина похилого крокви 3,23м; довжина збору навантаження уздовж осі «4» 2,15)
Від ваги стіни уздовж осі «4» (довжина 2,15-0,3 = 1,85 м, сумарна висота 4,2 м)
Від ваги стіни уздовж осі «Г» (довжина 1,65-0,3 = 1,35 м, сумарна висота 2,8+ (1,57 + 2,32) / 2 = 4,8 м)
На перекриття над першим поверхом (площею 2,15 * 1,65 = 3,6 м 2)
Снігове навантаження (довжина похилого крокви 3,23м; довжина збору навантаження уздовж осі «4» 2,15)
1. Балка під кроквою розташована тільки уздовж осі «4», уздовж осі «Г» її немає, тому довжина балки береться 2,15 м. У той час як обв'язувальна балка йде по периметру будівлі, і її довжину знаходимо складанням ділянок 2,15 м і 1,65 м, за вирахуванням 0,3 м - розмір сторони колони (щоб не дублювати один бетон двічі).
2. Сумарна висота стіни уздовж осі «Г» знаходиться, виходячи з таких даних: 2,8 м - висота кладки на першому поверсі; 1,57 м - найменша висота стіни на другому поверсі на ділянці, з якого збирається навантаження; 2,32 м - найбільша висота стіни на другому поверсі на ділянці, з якого збирається навантаження.
9. Визначимо навантаження на 1 погонний метр фундаментної балки від стіни з газобетону
Нормативна навантаження, кг / м
Розрахункове навантаження, кг / м
Від ваги 1 пог. метра стіни першого поверху (висота стіни 2,8 м)
Оскільки будинок каркасний, то несучими елементами в ньому є колони, які сприймають навантаження від даху і перекриття і передають її на стовпчасті фундаменти. Тому стіни першого і другого поверху служать лише заповненням і сприймаються перекриттям і фундаментними балками як навантаження, а самі при цьому нічого не несуть.
Отже, збір навантаження на фундамент завершено, та не зовсім. Якщо колони пов'язані з фундаментами шарнірно, то даних (вертикальних) навантажень буде достатньо для розрахунку фундаментів. Якщо ж зв'язок колон з фундаментами жорстка, то на фундамент від колон буде передаватися не тільки вертикальна сила N (кг), але і згинальні моменти в двох площинах Мх і Му (кг * м) і поперечні сили Qx і Qy (кг). Для їх визначення потрібно порахувати колони першого поверху і знайти моменти і поперечні сили в нижньому перетині. В даному прикладі вони будуть невеликими, але все-таки будуть, ігнорувати їх при розрахунку фундаментів не можна.
Ще корисні статті:
Увага! Для зручності відповідей на ваші питання створено новий розділ "БЕЗКОШТОВНА КОНСУЛЬТАЦІЯ".
Вітаю! Ірина, скажіть, будь ласка, чому, множачи товщину елемента на його щільність ми ділимо на 1000 і на 10000?
Добрий день. Якщо одиниці виміру різняться (щось в мм, а щось в м або щось в кг, а щось в т), то в формулу вводиться поправочний коефіцієнт, щоб привести все значення до єдиної одиниці виміру. І там може не тільки ділитися, а й розмножуватись. А можна відразу до розрахунку привести кожне розрахункове значення до одних одиницях виміру, тоді ні на що множити або ділити не треба буде.