Сбор нагрузок в каркасном доме

В статье «Собираем нагрузки на ленточный фундамент дома» мы поговорили о сборе нагрузок для случая, когда основные несущие конструкции – это стены дома. Сейчас все чаще случается, что частные жилые дома строят каркасного типа: когда несущими являются колонны, опирающиеся на столбчатые фундаменты, и воспринимающие нагрузку от перекрытий, балок, стен, перегородок, полов, крыши – в общем, всего, что в доме запроектировано. Подход к сбору нагрузок в этом случае несколько иной.

Предположим, у нас есть двухэтажный дом (второй этаж – полумансардный) каркасного типа: столбчатые фундаменты с фундаментными балками (под стены 1 этажа), монолитные колонны, монолитные перекрытия (безбалочные, только по периметру – обвязочная балка), продольные монолитные балки на втором этаже – поддерживающие конструкции крыши; деревянная крыша, наружные стены – из газобетона, перегородки – кирпичные.

Постараемся собрать нагрузки для расчета:

1) столбчатого фундамента под центральную колонну (оси 2/Б);

2) столбчатого фундамента под угловую колонну (оси 1/В);

3) столбчатого фундамента под крайнюю колонну (оси 4/Г);

4) фундаментной балки.

Выберем город проектирования (для снеговой нагрузки) – пусть это будет Николаев.

Внимание! Сечения несущих элементов (толщина перекрытия, размеры стропильных ног, колонн, балок) взяты просто для примера, их размеры не подтверждены расчетом и могут значительно отличаться от принятых.

 

1. Нагрузка от 1 м2 перекрытия над первым этажом.

Нагрузки

Нормативная нагрузка, кг/м2

Коэффициент

Расчетная нагрузка, кг/м2

Постоянная нагрузка:

Монолитная плита толщиной 200 мм (2500 кг/м3)

200*2500/1000=500

1,1

500*1,1=550

Полы:

 

 

 

звукоизолирующая стяжка толщиной 40 мм, 20 кг/м3

40*20/1000=0,8

1,3

0,8*1,3=1,04

выравнивающая стяжка толщиной 15 мм, 1800 кг/м3

15*1800/1000=27

1,3

27*1,3=35,1

линолеум толщиной 2 мм, 1800 кг/м3

2*1800/1000=3,6

1,3

3,6*1,3=4,7

Итого:

532

 

591

Временная нагрузка

Временная нагрузка для жилых помещений  - 150 кг/м2

(ДБН В.1.2-2:2006 «Нагрузки и воздействия», таблица 6.2)

150

1,3

150*1,3=195

2. Нагрузка от 1 м2 крыши

Нагрузки

Нормативная нагрузка, кг/м2

Коэффициент

Расчетная нагрузка, кг/м2

Постоянная нагрузка:

Обрешетка из сосновых досок, толщиной 50 мм, 600 кг/м3

50*600/1000=30

1,1

30*1,1=33

Металлочерепица - 5 кг/м2

5

1,1

5*1,1=5,5

Стропильная нога сечением 10х20см, шаг стропил 1,2м, из соснового бруса 600 кг/м3

10*20*600/(1,2* 10000)=10

1,1

10*1,1=11

Итого:

45

 

50

Потолок – гипсокартон 9,5мм – 7,5 кг/м2

7,5

1,1

7,5*1,1=8,3

Утеплитель – минеральная вата, толщиной 200 мм, 135 кг/м3

200*135/1000=27

1,3

27*1,3=35

Итого:

35

 

44

Балка чердачного перекрытия сечением 5х15см, шаг балок 1,2м, из соснового бруса 600 кг/м3

5*15*600/(1,2* 10000)=3,8

1,1

3,8*1,1=4,2

Временная нагрузка:

Снеговая нагрузка (ДБН В.1.2-2:2006, раздел 8 и приложение Е)  - 87 кг/м2, коэффициент «мю» = 1,25

87

1,25

87*1,25=109

 

 

3. Нагрузка от 1 м2 наружной стены.

 

Нагрузки

Нормативная нагрузка, кг/м2

Коэффициент

Расчетная нагрузка, кг/м2

Постоянная нагрузка:

Стена из газобетона на клее  толщиной 300 мм, 400 кг/м3

300*400/1000=120

1,1

120*1,1=132

Утеплитель из пенополистирола толщиной 80 мм, 50 кг/м3

80*50/1000=4

1,1

4*1,1=4,4

Штукатурка толщиной 20 мм, 1700 кг/м3

20*1700/1000=36

1,1

36*1,1=40

Гипсокартон 12,5мм – 9,5 кг/м2

9,5

1,1

9,5*1,1=10,5

Итого:

170

 

187

 

4. Нагрузка от 1 м2 кирпичной перегородки.

 

Нагрузки

Нормативная нагрузка, кг/м2

Коэффициент

Расчетная нагрузка, кг/м2

Постоянная нагрузка:

Перегородка из полнотелого кирпича на тяжелом растворе толщиной 120 мм, 1800 кг/м3

120*1800/1000=216

1,1

216*1,1=238

Гипсокартон 12,5мм с двух сторон – 9,5 кг/м2

2*9,5=19

1,1

19*1,1=21

Итого:

235

 

259

 

5. Нагрузка от собственного веса железобетонных конструкций (на 1 пог. метр).

 

Нагрузки

Нормативная нагрузка, кг/м

Коэффициент

Расчетная нагрузка, кг/м

Постоянная нагрузка:

Колонна сечением 0,3х0,3м, 2500 кг/м3

0,3*0,3*2500=225

1,1

225*1,1=248

Железобетонная балка под коньком и под стропильной ногой сечением 0,3х0,4м, 2500 кг/м3

0,3*0,4*2500=300

1,1

300*1,1=330

Железобетонная обвязочная балка по периметру дома сечением 0,3х0,25м, 2500 кг/м3

0,3*0,25*2500=188

1,1

188*1,1=207

Теперь необходимо перейти к сбору нагрузок на фундаменты. В отличие от нагрузки на ленточный фундамент, которая определяется на погонный метр, нагрузка на столбчатый фундамент собирается в килограммах (тоннах), так как по сути является сосредоточенной и передается в виде силы N от колонны – фундаменту.

Как перейти от равномерно распределенной нагрузки к сосредоточенной? Нужно умножить ее на площадь (для нагрузки, измеряемой в кг/м2) или на длину (для нагрузки, измеряемой в кг/м). Так, на колонну, расположенную на пересечении осей «2» и «Б» нагрузка передается с прямоугольника, обозначенного на рисунке выше розовым цветом, размеры этого прямоугольника 2,75х3 м2. Как определить эти размеры? По горизонтали у нас есть два пролета между соседними колоннами: один 4,5 м, второй – 1,5 м. От каждого из этих пролетов половина нагрузки приходится на одну колонну, а половина – на другую. В итоге, для нашей колонны длина сбора нагрузки будет равна:

4,5/2 + 1,5/2 = 2,25 + 0,75 = 3 м.

Точно так же определяется длина сбора нагрузки в перпендикулярном направлении:

3/2 + 2,5/2 = 1,5 + 1,25 = 2,75 м.

Площадь сбора нагрузки для колонны по оси 2/Б равна: 3*2,75=8,25 м2.

Но для этой же колонны площадь сбора нагрузки от крыши уже будет другой, т.к. колонны по оси «3» на втором этаже уже нет (это видно на разрезе дома), и пролет справа от колонны возрастает до 4,5 м. В табличном расчете это будет учтено.

 

 

 

6. Определим нагрузку на столбчатый фундамент под колонну в центре здания (по оси «2/Б»).

Нагрузки

Нормативная нагрузка, кг

Расчетная нагрузка, кг

Постоянная нагрузка:

От собственного веса колонны общей высотой 7м

225*7=1575

248*7=1736

От собственного веса балки под коньком длиной 2,75м  (см. чертеж)

300*2,75=825

330*2,75=908

От перекрытия над первым этажом (площадью 2,75*3,0=8,25м2)

532*8,25=4389

591*8,25=4878

 

От конструкции крыши (суммарная длина наклонных стропил 2,6+2,6=5,2м; длина сбора нагрузки вдоль оси «2» 2,75м)

45*5,2*2,75 =644

50*5,2*2,75=715

От балок перекрытия чердака (площадь сбора нагрузки 4,5х2,75 м2)

3,8*4,5*2,75=47

4,2*4,5*2,75=52

От утеплителя крыши и гипсокартона (площадь сбора нагрузки 4,5х2,75 м2)

35*4,5*2,75=433

44*4,5*2,75=545

От веса перегородки (длина 2,75 м, высота 2,8 м)

235*2,75*2,8=1810

259*2,75*2,8=1995

Итого:

9723

10829

Временная нагрузка:

На перекрытие над первым этажом (площадью 2,75*3,0=8,25м2)

150*8,25 = 1238

195*8,25=1609

Снеговая нагрузка (суммарная длина наклонных стропил 2,6+2,6=5,2м; длина сбора нагрузки вдоль оси «2» 2,75м)

87*5,2*2,75=1244

109*5,2*2,75=1559

Итого:

2482

3168

Пояснения:

1. Высота колонны считается от верха фундамента до низа перекрытия плюс от верха перекрытия до низа балки под коньком.

2. При подсчете нагрузки от конструкций крыши нужно обращать внимание на площадь сбора нагрузки – для наклонных элементов площадь больше, для расположенных горизонтально – меньше. В данном случае стропильные ноги, металлочерепица и обрешетка расположены наклонно и имеют большую площадь, чем расположенные горизонтально деревянные чердачные балки, утеплитель и гипсокартон. Для двух других колонн будет иная ситуация.

3. Нагрузка от веса перегородки берется от той части перегородки, которая опирается на участок перекрытия, с которого собирается нагрузка (на рисунке заштрихован розовым). Т.к. в таблице 4 собиралась нагрузка от 1 кв. метра перегородки, то ее нужно умножить на высоту и длину перегородки.

 

 

7. Определим нагрузку на столбчатый фундамент под колонну по наружной стене (по оси «1/В»).

Нагрузки

Нормативная нагрузка, кг

Расчетная нагрузка, кг

Постоянная нагрузка:

От собственного веса колонны общей высотой 4,2м

225*4,2=945

248*4,2=1042

От собственного веса балки под стропилом длиной 3,25м

300*3,25=975

330*3,25=1073

От собственного веса обвязочной балки длиной 3,25м

188*3,25=611

207*3,25=673

От перекрытия над первым этажом (площадью 3,25*2,4=7,8м2)

532*7,8=4150

591*7,8=4610

От конструкции крыши (длина наклонного стропила 3,23м; длина сбора нагрузки вдоль оси «1» 3,25м)

45*3,23*3,25 =472

50*3,23*3,25=525

От утеплителя крыши и гипсокартона (длина наклонного стропила 3,23м; длина сбора нагрузки вдоль оси «1» 3,25м)

35*3,23*3,25=368

44*3,23*3,25=462

От веса стены (длина 3,25 м, суммарная высота 4,2 м)

170*3,25*4,2=2321

187*3,25*4,2=2553

От веса перегородки (длина 3,25 м, средняя высота (1,55+2,75)/2=2,15 м)

235*3,25*2,15=1642

259*3,25*2,15=1810

Итого:

11484

12748

Временная нагрузка:

На перекрытие над первым этажом (площадью 3,25*2,4=7,8м2)

150*7,8 = 1170

195*7,8=1521

Снеговая нагрузка (длина наклонного стропила 3,23м; длина сбора нагрузки вдоль оси «1» 3,25м)

87*3,23*3,25=913

109*3,23*3,25=1144

Итого:

2083

2665

Пояснения:

1. Высота обвязочной балки считается до низа перекрытия, чтобы не учитывать один и тот же бетон дважды.

2. Утеплитель и гипсокартон в данном случае расположены наклонно, поэтому и площадь их берется соответственно.

3. Высота перегородки из-за наклонной крыши не одинаковая. Среднюю высоту находим как сумму наименьшей и наибольшей высот перегородки (на участке, с которого собирается нагрузка), деленную на два.

 

 

8. Определим нагрузку на столбчатый фундамент под угловую колонну (по оси «4/Г»).

Нагрузки

Нормативная нагрузка, кг

Расчетная нагрузка, кг

Постоянная нагрузка:

От собственного веса колонны общей высотой 4,2м

225*4,2=945

248*4,2=1042

От собственного веса балки под стропилом длиной 2,15м

300*2,15=645

330*2,15=710

От собственного веса обвязочной балки суммарной длиной 2,15+1,65-0,3=3,5м

188*3,5=658

207*3, 5=725

От перекрытия над первым этажом (площадью 2,15*1,65=3,6м2)

532*3,6=1915

591*3,6=2128

От конструкции крыши (длина наклонного стропила 3,23м; длина сбора нагрузки вдоль оси «4» 2,15м)

45*3,23*2,15 =313

50*3,23*2,15=347

От утеплителя крыши и гипсокартона (длина наклонного стропила 3,23м; длина сбора нагрузки вдоль оси «4» 2,15м)

35*3,23*2,15=243

44*3,23*2,15=306

От веса стены вдоль оси «4» (длина 2,15-0,3=1,85 м, суммарная высота 4,2 м)

170*1,85*4,2=1321

187*1,85*4,2=1453

От веса стены вдоль оси «Г» (длина 1,65-0,3=1,35 м, суммарная высота 2,8+(1,57+2,32)/2=4,8 м)

170*1,35*4,8=1102

187*1,35*4,8=1212

Итого:

7142

7923

Временная нагрузка:

На перекрытие над первым этажом (площадью 2,15*1,65=3,6м2)

150*3,6 = 540

195*3,6 = 702

Снеговая нагрузка (длина наклонного стропила 3,23м; длина сбора нагрузки вдоль оси «4» 2,15м)

87*3,23*2,15=604

109*3,23*2,15=757

Итого:

1144

1459

Пояснения:

1. Балка под стропилом расположена только вдоль оси «4», вдоль оси «Г» ее нет, поэтому длина балки берется 2,15 м. В то время как обвязочная балка идет по периметру здания, и ее длину находим сложением участков 2,15 м и 1,65 м, за вычетом 0,3 м – размер стороны колонны (чтобы не дублировать один бетон дважды).

2. Суммарная высота стены вдоль оси «Г» находится, исходя из следующих данных: 2,8 м – высота кладки на первом этаже; 1,57 м – наименьшая высота стены на втором этаже на участке, с которого собирается нагрузка; 2,32 м - наибольшая высота стены на втором этаже на участке, с которого собирается нагрузка.

 

 

9. Определим нагрузку на 1 погонный метр фундаментной балки от стены из газобетона

Нагрузки

Нормативная нагрузка, кг/м

Расчетная нагрузка, кг/м

Постоянная нагрузка:

От веса 1 пог. метра стены первого этажа (высота стены 2,8 м)

 

170*1*2,8=476

 

 

187*1*2,8=524

Пояснение:

Т.к. дом каркасный, то несущими элементами в нем являются колонны, которые воспринимают нагрузку от крыши и перекрытия и передают ее на столбчатые фундаменты. Поэтому стены первого и второго этажа служат лишь заполнением и воспринимаются перекрытием и фундаментными балками как нагрузка, а сами при этом ничего не несут.

 

Итак, сбор нагрузки на фундамент завершен, да не совсем. Если колонны связаны с фундаментами шарнирно, то данных (вертикальных) нагрузок будет достаточно для расчета фундаментов. Если же связь колонн с фундаментами жесткая, то на фундамент от колонн будет передаваться не только вертикальная сила N (кг), но и изгибающие моменты в двух плоскостях Мх и Му (кг*м) и поперечные силы Qx и Qy (кг). Для их определения нужно посчитать колонны первого этажа и найти моменты и поперечные силы в нижнем сечении. В данном примере они будут небольшими, но все-таки будут, игнорировать их при расчете фундаментов нельзя.

В продолжение этого расчета читайте статью "Сбор ветровых нагрузок в каркасном доме" в ней мы приблизимся к определению моментов и поперечных сил для расчета фундамента.

Еще полезные статьи:

"Сбор нагрузок для расчета конструкций - основные принципы"

"Собираем нагрузки на ленточный фундамент дома"

"Как определить нагрузку на крышу в вашем районе"

"Расчет кладки из газобетона на смятие под действием нагрузки от перекрытия."

"Как рассчитать стены из кладки на устойчивость."

"Расчет металлического косоура лестницы."

 

Внимание! Для удобства ответов на ваши вопросы создан новый раздел "БЕСПЛАТНАЯ КОНСУЛЬТАЦИЯ".

В комментариях к этой статье прошу задавать вопросы только по статье.


Комментарии   

-1 #1 Николай 20.06.2015 21:27
Здравствуйте! Ирина, скажите, пожалуйста, почему, умножая толщину элемента на его плотность мы делим на 1000 и на 10000?
Цитировать
0 #2 Иринa 21.06.2015 10:04
Здравствуйте. Если единицы измерения разнятся (что-то в мм, а что-то в м или что-то в кг, а что-то в т), то в формулу вводится поправочный коэффициент, чтобы привести все значения к единой единице измерения. И там может не только делиться, но и умножаться. А можно сразу до расчета привести каждое расчетное значение к одним единицам измерения, тогда ни на что умножать или делить не надо будет.
Цитировать

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Поиск

Подписка на статьи

Комментарии

  • Женя 02.12.2016 14:17
    Здравствуйте!Оч ень хотелось бы статью о плоской кровле, о правильных подсчетах ...

    Подробнее...

     
  • Тамара 02.12.2016 12:18
    Добрый день!Хотела бы спросить литературу о шпонках в фундаментах, в ...

    Подробнее...

     
  • Алексей 01.12.2016 08:50
    Не проще ли сразу плиты положить как положено на фундамент. А так вам ...

    Подробнее...

     
  • Александр 30.11.2016 20:47
    Здравствуйте! У меня два вопроса к вашему рамному узлу: зачем заводить ...

    Подробнее...

     
  • Айгуль 30.11.2016 14:22
    а можно ли тогда допустим, положить плиты ПК (пустотки) на землю в ...

    Подробнее...

Яндекс.Метрика