Содержание, карта.

Пример расчет фундамента на опрокидывание


Рассчитываем фундамент на опрокидывание

Давно известно, что надежность здания зависит не только от правильного выбора фундамента, качественных стройматериалов, профессиональных работников, но и от определения грунтов на участке и соответствующий расчет нагрузок.

Сведения и задачи для расчетов

Стройка начинается с расчета. Это первое правило строительства и неважно, идет речь о жилом 9-этажном доме или хижине дяди Тома, к примеру. Для расчетов необходимы данные. Сбор сведений – такая же ответственная работа, как и проведение расчетов. Данные собираются по-разному. Это могут быть динамические или статические испытания, а зачастую параметры и значения из таблиц.

Для проектирования фундаментов нужны такие сведения:

  • выкладки инженерно-геологических работ;
  • характеристика здания – назначение, конструкционные решения, технология строительства;
  • какие силы и нагрузки действуют на фундамент;
  • наличие близкорасположенных фундаментов и воздействие на них возводимого здания.

Все указания по расчетам оснований зданий и сооружений приведены в одноименном СП 22.13330.2011, актуализированной версии СНиП 2.02.01-83.

При расчетах определают:

  • каким будет основание;
  • тип, конструкцию, материал и размер фундамента;
  • работы по уменьшению влияния деформаций;
  • мероприятия для ослабления изменений близлежащих фундаментов.

Расчет оснований

Основополагающим в расчетах является условие, что несущая способность грунтов вычисляется вместе со всеми элементами сооружения.

Разработкой должна быть решена задача обеспечение их устойчивости в любых проявлениях неблагоприятных вариантов нагрузок и воздействий. Ведь потеря устойчивости оснований соответственно повлечет деформацию, а, возможно, и разрушение всего или части здания.

Последствия сдвига фундамента

Проверке подвергаются такие вероятные потери устойчивости:

  1. сдвиг грунтов основания вместе с фундаментом;
  2. плоский сдвиг сооружения по соприкосновению: подошва сооружения – поверхность грунта;
  3. смещение фундамента по какой-либо из его осей.

Помимо нагрузок и других сил, действующих на конструкции, устойчивость здания зависит от глубины заложения, формы, размера подошвы фундамента.

Применение метода предельных состояний

Расчетная схема определения нагрузок достаточно разнообразна и специфична для каждого объекта. На разных этапах до 1955 г. существовали разные методы расчета конструкций: а) допускаемых напряжений; б) разрушающих нагрузок. С момента указанной даты расчеты ведутся по методу предельных состояний. Его особенностью является наличие целого ряда коэффициентов, учитывающих предельную прочность конструкций. Когда такие конструкции перестают отвечать требованиям эксплуатации, их состояние называется предельным.

Упомянутыми СП и СНиП устанавливаются следующие предельные состояния оснований:

  • по несущей способности;
  • по деформациям.
Деформация фундамента здания из-за смещения

По несущей способности входят состояния, при которых основание и сооружение не соответствуют эксплуатационным нормам. Это может быть лишение ими устойчивого положения, обрушение, разного рода колебания, избыточные деформации, как пример: оседание.

Вторая группа объединяет состояния, которые затрудняют эксплуатацию конструкций или снижают ее срок. Здесь могут иметь место опасные смещения – осадка, крен, прогибы, появление трещин и т. п. Расчет по деформациям выполняется всегда.

Основания рассчитываются по первой группе в таких ситуациях:

  1. при наличии горизонтальных нагрузок – подпорная стена, работы по углублению подвала (реконструкция), фундаменты распорных сооружений;
  2. расположение объекта вблизи котлована, откоса или подземной выработки;
  3. основание состоит из увлажненных или жестких грунтов;
  4. сооружение находится в перечне по I уровню ответственности.

Расчет нагрузок

Проектированием учитываются все виды нагрузок, возникающих на этапах строительства и эксплуатации зданий и сооружений. Порядок их нормативных и расчетных значений установлен в СП 20.13330.2011, обновленной версии СНиП 2.01.07-85.

Нагрузки классифицируются по длительности воздействия, и бывают постоянными или временными.

В постоянные нагрузки входят:

  • вес элементов и конструкций зданий;
  • вес насыпных грунтов;
  • гидростатическое давление грунтовых вод;
  • предварительно напряженные усилия, например: в железобетоне.

Диапазон временных нагрузок более широк. Можно сказать, что к ним относятся все остальные, не вошедшие в постоянные.

Как правило, на основание или конструкцию действует несколько сил, поэтому расчеты предельных состояний выполняются по критическим сочетаниям нагрузок или соответствующим усилиям. Такие сочетания проектируются при анализе состава одновременного приложения различных нагрузок.

По составу нагрузок различаются:

  • основные сочетания, куда входят постоянные, длительные и кратковременные нагрузки:

Пример формулы:

  • особые сочетания, где помимо основных действует одна из особых нагрузок:

Пример формулы:

Расчет устойчивости фундаментов

Ленточное основание

Пока лишь только поверхностно ознакомившись с методом предельных состояний, можно представить объем информации и количество расчетов, необходимых для правильного проектирования фундаментов. Здесь нет места ошибкам и оплошностям, ведь речь идет о безопасности не только строителей, но и жильцов или рабочих. И хотя риски массового строительства и индивидуального несопоставимы, малейшие сомнения должны побудить застройщика обратиться к проектировщикам.

Сложный расчет подошвы фундамента на опрокидывание начинается с проверки несущей способности основания. В первую очередь необходимо проверить условие:

На разных грунтах сила предельного сопротивления основания будет разной. Для скальных грунтов ее вычисляют таким образом:

На увлажненных грунтах она определяется из равенства между соотношениями нормальных и касательных напряжений в поверхностях скольжения.

Пример формулы:

Проверка на сдвиг по подошве

Подошва фундамента

Необходимо из всех возможных поверхностей скольжения найти наиболее опасную, и для нее обеспечить равновесие сил: сдвигающих и удерживающих. Проверочными действиями охватываются сочетания нагрузок и различные воздействия. Для каждого случая вычисляется предельная нагрузка.

Обязательным условием расчетов является построение схем и чертежей (на заданную ось или относительно основания), позволяющих определить равенство сил или моментов. В схемах указываются:

  • нагрузки от здания;
  • вес грунта;
  • сила трения по критической поверхности скольжения;
  • сила фильтрационного давления.

Поскольку плоский сдвиг по подошве возможен в ситуации, когда механическое взаимодействие грунта и подошвы фундамента путем сцепления меньше горизонтального давления, необходимо произвести расчеты сил на сдвиг и сдерживающих сил. Проверка фундамента на устойчивое положение заключается в соблюдении условия:

где Q1 – составляющая расчетных нагрузок на фундамент, параллельная плоскости сдвига, кН; Еа и Ер – составляющие равнодействующих активного и пассивного давления грунта на боковые грани фундаментов, параллельные плоскости сдвига (кН); N1 – сумма расчитанных нагрузок по вертикали (кН); U – гидростатическое противодавление (кН); b, l – параметры фундамента (м); c1, f – коэффициенты грунтов: сцепления и трения.

Если условие не соблюдается, то сопротивление сдвигу можно увеличить, повышая коэффициент трения. Тогда под фундамент нужно готовить гравийно-песчаную подушку. Посмотрите видео, как сделать песчаную подушку для увеличения устойчивости фундамента.

Сдвиг по подошве обычно происходит на мало сжимаемых грунтах. Зачастую наблюдается глубинный сдвиг внутри грунтового массива.

Проверка на опрокидывание

Это последний этап проведения расчета на опрокидывание. Он скорее формальный, поскольку опрокидывание по одной из граней подошвы может быть вероятным при строительстве на жестком основании – скальных грунтах. В отличие от них сжимаемые основания предрасположены к возникновению кренов, тогда точка вращения смещается к центру фундамента.

В любом случае должно подтверждаться правило, что момент устойчивости сильнее опрокидывающего момента. Проверкой устанавливается следующая закономерность:

Пример

Проверка устойчивости ограждающей бетонной стены. Условия примера: ширина подошвы – 2,1 м, высота – 2 м. Одна сторона засыпана грунтом вровень со стеной: q=10 кН/м2, γ1 =18 кН/м3, φ1=16º.

Действие вертикальной нагрузки N1=400 кН/м, горизонтальной – Т1,1=120 кН/м.

Решение:

  • Необходимо провести проверку на сдвиг.

Вычисляются нагрузки, действующие на стену. Помимо указанных в условии примера, дополнительно действует горизонтальная сила от пригруза и засыпки. Она определяется по формуле:

Высчитывается собственный вес бетонной стены (плотность 25 кН/м3):

Теперь рассчитаем вес грунта на обрезах:

Рассчитывается сдвигающая сила по формуле:

Теперь удерживающая сила (коэффициент трения 0,45)

Для проверки истинности выражения (12.5) нужно взять коэффициент условий работы и коэффициент надежности (для сооружений III уровня ответственности – 1,1).

Подставляя данные 151,4≤1*221,9/1,1=201,7, получаем результат, что сила трения больше сдвигающей силы, следовательно, устойчивость обеспечивается.

  • Второй стадией проводится проверка на опрокидывание.

Выявляются горизонтальные силы, их положение относительно подошвы фундамента:

Вычисляется опрокидывающий момент, действующий от горизонтальных сил:

Вертикальные силы создают момент устойчивости относительно выбранной точки подошвы фундамента:

Проверку на опрокидывание можно вывести по коэффициенту устойчивости фундамента

Данная стена является устойчивой.

Расчет фундамента на опрокидывание пример - betfundament.com

ФундаментОпрокидывание фундамента

Представить себе опрокинутый фундамент частного дома достаточно сложно. Естественной причиной, по которой возможно опрокидывание небольшого дома, является ветер огромной силы, способный за счет парусности строения опрокинуть его набок. Например, как одиноко стоящую сосну, у которой нет фундамента, но вместо него есть корни.

Рис. 1. Варианты возможных поворотов и смещений фундамента: а — осадка с поворотом, б — осадка с поворотом и смещением, в — сдвиг по подошве.

Какой расчет необходим для основания дома?

Исходя из прямого назначения, которое состоит в равномерной передаче нагрузки сооружения на грунт, необходимо выполнить расчет ширины его опорной части и ее прочность.

Для этого необходимо определить вес сооружения, включая и собственный вес основания.

В расчет на прочность фундамента должны войти и снеговые нагрузки, передающиеся на него от кровли в зимнее время, и вес всего, что будет смонтировано и внесено внутрь помещения (отопительная система, водоснабжение, канализация, мебель и т. п.).

Ветровые нагрузки на невысокое здание в расчет фундамента на прочность не включают. Эти нагрузки учитывают, когда выполняют расчет на прочность такого элемента кровли, как мауэрлат, с помощью которого через стены они передаются на основание дома.

На рис. 1 показаны варианты возможных поворотов и смещений фундамента: а) осадка с поворотом, б) осадка с поворотом и смещением, в) сдвиг по подошве.

Рис. 2. Неправильный расчет прочности фундамента может привести к опрокидыванию всего сооружения.

На мелкозаглубленное основание в зимний период действуют выталкивающие силы, возникающие в результате пучения грунта.

Неравномерное распределение этих сил и может привести к потере устойчивости фундамента, показанное на изображении, особенно в том случае, если по каким-либо причинам на основание не было возведено строение.

Чтобы в этом случае исключить потерю устойчивости, грунт необходимо защитить от промерзания.

Если произошла потеря устойчивости, когда строительство дома было закончено, следует искать ошибки при расчете требуемой прочности. Но это все же не должно было привести к опрокидыванию всего сооружения, как это показано на рис. 2.

Изображен небольшой дом, опрокидывание которого произошло не потому, что не был выполнен соответствующий расчет фундамента.

При определении размеров основания и его заглубления, не были учтены физические свойства грунта (на изображении видно, что это песчаный грунт).

Нужен ли расчет основания частного дома на устойчивость?

Фундамент, который под действием внешних сил не опрокинется, не сдвинется в горизонтальной плоскости вместе с грунтом, считают устойчивым. На устойчивость рассчитывают фундаменты таких ответственных элементов, как опоры мостов, заводских труб и т. п.

В отличие от заводских труб расчет фундамента частных домов на опрокидывание можно не выполнять. И причина в том, что эти дома имеют сравнительно небольшую высоту.

Если у заводской трубы центр тяжести и равнодействующая силы ветра находятся на значительной высоте от фундамента, в результате чего может образоваться момент достаточный для нарушения устойчивости, то для низкого строения, расчет по этому фактору просто не нужен.

Следует обратить внимание на глубину заложения основания. Она явно превышает глубину промерзания грунта. Остальные же размеры на изображении 3 могут служить только для ориентирования и могут отличаться от фактических размеров.

Высота вышки — НВ, для надежной работы генератора, зависит от местности, но в среднем ее можно считать равной 20 м.

Определение опрокидывающего момента

Рис. 3. Схема основания ветрового генератора.

На рис. 4 приведена расчетная схема с указанием сил, действующих на фундамент. Основным фактором, создающим опрокидывание, является момент MU, а основным препятствием этому является сила FU. Именно эта составляющая препятствует потере устойчивости.

Равномерно распределенная нагрузка Р представляет собой реакцию грунта на действие силы FU. Сила Qr оказывает влияние на сдвиг в горизонтальной плоскости. При расчете на сдвиг большое значение имеет коэффициент трения кладки по грунту. Для расчета на опрокидывание эту силу не учитывают

Для определения опрокидывающего момента MU необходимо знать скорость ветра и площадь сооружения, на которую он воздействует (парусность). Чтобы обеспечить работу ветрового генератора, необходима минимальная скорость, равная примерно 6-8 м/с.

Однако, необходимо учесть, что скорости ветра могут быть значительно больше, поэтому следует рассчитывать на максимально возможную в данном районе скорость. Например, при скорости ветра 10 м/с давление составляет 60 Н/м2, а при скорости 50 м/с это давление составит 1500 Н/м2.

В таблице № 1 приведены значения, по которым, зная максимальные скорости ветра, можно определить его давление.

Таблица № 1.

Скорость ветра, м/с
1 5 10 15 20 25 30 40 50
Давление, Н/м2 0,60 15 60 135 240 375 540 960 1500

Зная скорость ветра V и площадь лопастей SЛ, по таблице 1 определяем соответствующее давление и по этой площади вычисляем силу РЛ, приложенную к краю вышки, то есть на расстоянии НВ от поверхности земли. С учетом глубины h, на которой расположена подошва основания, плечо составит:

Н= НВ+h

Ветер будет действовать и на вышку по всей ее длине. Для определения площади, вначале определим среднее значение ширины вышки, LСР

Рис. 4. Схема сил, действующих на фундамент.

LСР= (LВ+LН)/2, где

LВ-ширина вышки в верхней ее части;LН — ширина вышки у основания.

Определим площадь вышки, нормальную к направлению ветра:

SВ= НВ× LСР,

и теперь определим общую нагрузку РВ как произведение площади SВ на значение давления из таблицы 1. Эта сила будет приложена посредине высоты вышки.

Теперь можно определить опрокидывающий момент.

МU= РЛ×H+ РВ×( НВ/2+h)

Определение противодействующего момента

Для определения этого момента необходимо знать вес вышки со всеми устройствами, вес фундамента и вес грунта на нем. Анализируя рис.

4 можно сделать вывод, что противодействовать будет и грунт, расположенный по бокам по направлению действия опрокидывающего момента. Это действительно так, но только после того, как грунт станет достаточно плотным.

А для этого потребуется определенное время. Поэтому в процессе строительства этот противодействующий фактор учитывать нельзя.

Как видно на рис. 4, расстояние от силы FU до точки О (проекция опорного ребра) равно а. Следовательно, условие устойчивости основания ветрового генератора будет:

МU≤ k×a×FU,

где k >1- коэффициент надежности.

Как предупреждение следует указать, что приведенный расчет не учитывает многих факторов, которые обязательно учитывают при строительстве высотных зданий, заводских труб, железнодорожных и автомобильных мостов. Поэтому имеет смысл привлечь специалиста даже для установки такого, на первый взгляд, не сложного сооружения, как вышка.

moifundament.ru

Как сделать расчет фундамента на опрокидывание

  • Монтаж фундамента
    • Выбор типа
    • Из блоков
    • Ленточный
    • Плитный
    • Свайный
    • Столбчатый
  • Устройство
    • Армирование
    • Гидроизоляция
    • После установки
    • Ремонт
    • Смеси и материалы
    • Устройство
    • Устройство опалубки
    • Утепление
  • Цоколь
    • Какой выбрать
    • Отделка
    • Устройство
  • Сваи
    • Виды
    • Инструмент
    • Работы
    • Устройство
  • Расчет

Поиск

Фундаменты от А до Я.

  • Монтаж фундамента
    • ВсеВыбор типаИз блоковЛенточныйПлитныйСвайныйСтолбчатый
  • Устройство
    • ВсеАрмированиеГидроизоляцияПосле установкиРемонтСмеси и материалыУстройствоУстройство опалубкиУтепление
  • Цоколь
    • ВсеКакой выбратьОтделкаУстройство
  • Сваи
    • ВсеВидыИнструментРаботыУстройство

fundamentaya.ru

2.5. Расчет фундамента на устойчивость против опрокидывания и

сдвига

Устойчивость конструкций против опрокидывания следует рассчитывать по формуле

,

где и – моменты соответственно опрокидывающих и удерживающих сил относительно оси возможного поворота (опрокидывания) конструкции, проходящий по крайним точкам опирания, кН·м;

–коэффициент условий работы, принимаемый при проверке конструкции, опирающихся на отдельные опоры, для стадии строительства равным 0,95; для стадии постоянной эксплуатации равным 1,0; при проверке сечений бетонных конструкций и фундаментов на скальных основаниях, равным 0,9; на нескальных основаниях – 0,8;

–коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,1 при расчетах для стадии постоянной эксплуатации и 1,0 при расчетах для стадии строительства.

Опрокидывающие силы следует принимать с коэффициентом надежности по нагрузке, большим единицы.

Удерживающие силы следует принимать с коэффициентом надежности по нагрузке для постоянных нагрузок < 1, для временной вертикальной подвижной нагрузки от подвижного состава железных дорог, метрополитена и трамвая=1.

При расчете фундаментов опор мостов на устойчивость против сдвига по основанию сила стремится сдвинуть фундамент, а сила трения его о грунт(по подошве фундамента) сопротивляется сдвигу. Силаравна

,

где – коэффициент трения фундамента по грунту.

В соответствии с требованиями СНиП 2.05.03 –84 устойчивость конструкций против сдвига (скольжения) следует рассчитывать по формуле

,

где – сдвигающая сила, кН, равная сумме проекций сдвигающих сил на направление возможного сдвига;

–коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,9;

–коэффициент надежности по назначению сооружения, принимае

мый равным 1,1;

–удерживающая сила, кН, равная сумме проекций удерживающих сил на направление возможного сдвига.

Сдвигающие силы следует принимать с коэффициентом надежности по нагрузке, большим единицы, а удерживающие силы – с коэффициентом надежности по нагрузке, указанные выше.

В качестве удерживающей горизонтальной силы, создаваемой грунтом, допускается принимать силу, значение которой не превышает активного давления грунта.

При расчете фундамента на сдвиг принимают следующие значении коэффициентов трения кладки по грунту:

Таблица 2.5.1. — Значении коэффициентов трения

Грунты
Глины во влажном состоянии 0,29
Глины в сухом состоянии 0,30
Суглинки и супеси 0,30
Гравийные и галечниковые 0,50
Пески 0,40
Скальные с омыливающейся поверхностью(глинистые сланцы, известняки и т.п.) 0,25
Скальные с неомыливающейся поверхностью 0,6

Пример 2.5.1.Определить устойчивость фундамента опоры моста против опрокидывания, если дано: вертикальная сила =7704 кН; момент опрокидывающих сил=2190 кН·м.Размеры фундамента и другие характеристики приведены на рис.5.

Рис.5. Схема к расчету фундамента на устойчивость против опрокидывания

Решение. Устойчивость конструкций против опрокидывания следует рассчитывать по формуле

.

кН·м

Принимаем и.

Тогда .

Следовательно, проверка на устойчивость против опрокидывания обеспечена.

Пример 2.5.2. Определить устойчивость фундамента опоры моста, опирающейся на глину, против сдвига, если дано: вертикальная сила =7704 кН; момент опрокидывающих сил=2190 кН·м.Размеры фундамента и другие характеристики приведены на рис.5.

Решение. Устойчивость конструкций против сдвига (скольжения) следует рассчитывать по формуле

.

Принимаем и. Из табл.2.5.1. значение коэффициента принимаем равным 0,3.

Тогда удерживающая сила будет равна

кН.

Сдвигающую силу определим по формуле

кН.

кН.

Так как728 < 1891,следовательно, устойчивость фундамента против сдвига по подошве обеспечена.

studfiles.net

Как произвести расчет фундамента на опрокидывание: формула, примеры

    Точные расчеты на этапе проектирования помогают определить и необходимое количество материалов и составить точную смету. В настоящей статье мы расскажем, как делать расчет фундамента частного дома на опрокидывание.

Источник: http://readmehouse.ru/fundament/oprokidyvanie-fundamenta.html

Расчет фундаментов. Пример расчета фундамента свайного, ленточного, столбчатого, монолитного, плитного. Расчет основания фундамента: пример. Расчет фундамента на опрокидывание: пример

Использование типовых методов облегчит планирование и расчет фундаментов, пример расчета фундамента упростит вычисления. На основе приведенных в статье рекомендаций можно избежать ошибок при возведении выбранной конструкции (столбчатого, свайного, ленточного или же плитного типа).

Столбчатое основание

Для примера используется одноэтажное строение с параметрами в плане 6×6 м, а также со стенами из бруса 15×15 см (объёмная масса составляет 789 кг/м³), отделанными с внешней стороны вагонкой по рулонной изоляции.

Цоколь здания выполнен из бетона: высота – 800 мм и ширина – 200 мм (объёмная масса бетонных материалов – 2099 кг/м³). Он основан на железобетонной балке сечением 20×15 (объёмные показатели ж/б – 2399). Стены имеют высоту 300 см, а шиферная кровля отличается двумя скатами.

Зная нормы нагрузок (по СНиП), можно правильно осуществить расчет фундаментов. Пример расчета фундамента позволит быстро провести вычисления для собственного здания.

Нормы нагрузок

  • На цоколь – 149,5 кг/м².
  • На чердак – 75.
  • Норма снежной нагрузки для местности в средней полосе РФ составляет 99 кг/м² относительно площади кровли (в горизонтальном разрезе).
  • На основания по разным осям осуществляют давление разные нагрузки.

Давление по каждой оси

Точные показатели конструктивных и нормативных нагрузок позволяют правильно произвести расчет фундаментов. Пример расчета фундамента приведен для удобства начинающих строителей.

Конструктивное давление по оси «1» и «3» (крайние стены):

  • От сруба стенового перекрытия: 600 х 300 см = 1800 см². Этот показатель умножается на толщину вертикального перекрытия в 20 см (с учетом внешней отделки). Получается: 360 см³ х 799 кг/м³ = 0,28 т.
  • От рандбалки: 20 х 15 х 600 = 1800 см³ х 2399 ~ 430 кг.
  • От цоколя: 20 х 80 х 600 = 960 см³ х 2099 ~ 2160 кг.
  • От цоколя. Подсчитывается суммарная масса всего перекрытия, потом берется 1/4 часть от него.

Лаги со сторонами 5×15 размещены через каждые 500 мм. Их масса составляет 200 см³ х 800 кг/м³ = 1600 кг.

Необходимо определиться с массой напольного перекрытия и подшивки, включенных в расчет фундаментов. Пример расчета фундамента указывает на слой утеплителя толщиной в 3 см.

Объём равен 6 мм х 360 см² = 2160 см³. Далее, значение умножается на 800, итог составит 1700 кг.

Изоляция из минеральной ваты имеет толщину 15 см.

Объёмные показатели равны 15 х 360 = 540 см³. При умножении на плотность 300,01 получаем 1620 кг.

Итого: 1600,0 + 1700,0 + 1600,0 = 4900,0 кг. Все делим на 4, получаем 1,25 т.

  • От чердака ~ 1200 кг;
  • От кровли: суммарная масса одного ската (1/2крыши) с учётом массы стропильных балок, решётки и шиферного настила – всего 50 кг/м² х 24 = 1200 кг.

Норма нагрузок для столбчатых конструкций (для оси «1» и «3» требуется найти 1/4 часть от общего давления на кровлю) позволяет осуществить расчет свайного фундамента. Пример рассматриваемой конструкции идеально подойдет для набивного строительства.

  • От цоколя: (600,0 х 600,0) /4 = 900,0 х 150,0 кг/м² = 1350,0 кг.
  • От чердака: в 2 раза меньше, нежели от цоколя.
  • От снега: (100 кг/м² х 360 см²) /2 = 1800 кг.

В итоге: суммарный показатель конструктивных нагрузок составляет 9,2 т, нормативного давления – 4,1. На каждую ось «1» и «3» приходится нагрузка около 13,3 т.

Конструктивное давление по оси «2» (средняя продольная линия):

  • От сруба стеновых перекрытий, рандбалки и цокольной поверхности нагрузки аналогичны величинам оси «1» и «3»: 3000 + 500 + 2000 = 5500 кг.
  • От цоколя и чердака они имеют двойные показатели: 2600 +2400 = 5000 кг.

Ниже приведена нормативная нагрузка и расчет основания фундамента. Пример используется в приблизительных значениях:

  • От цоколя: 2800 кг.
  • От чердака: 1400.

В итоге: суммарный показатель конструктивного давления составляет 10,5 т, нормативных нагрузок – 4,2 т. На ось «2» приходится вес около 14700 кг.

Давление на оси «А» и «В» (поперечные линии)

Вычисления производятся с учетом конструктивного веса от сруба стеновых перекрытий, рандбалок и цоколя (3, 0,5 и 2 т). Давление на фундамент по этим стенам составит: 3000 + 500 +2000 = 5500 кг.

Количество столбов

Для определения необходимого количества столбов сечением в 0,3 м, учитывается сопротивление грунта (R):

  • При R = 2,50 кг/см² (часто используемый показатель) и опорной площади башмаков 7,06 м² (для простоты расчетов берут меньшее значение – 7 м²), показатель несущей способности одного столба составит: Р = 2,5 х 7 = 1,75 т.
  • Пример расчета столбчатого фундамента для почвы с сопротивлением R = 1,50 принимает следующий вид: Р = 1,5 х 7 = 1,05.
  • При R = 1,0 один столб характеризуется несущей способностью Р = 1,0 х 7 = 0,7.
  • Сопротивление водянистой почвы в 2 раза меньше минимальных значений табличных показателей, составляющих 1,0 кг/см². На глубине 150 см средний показатель составляет 0,55. Несущая способность столба равна Р = 0,6 х 7 = 0,42.

Для выбранного дома потребуется объем 0,02 м³ железобетона.

Точки размещения

  • Под стеновые перекрытия: по линиям «1» и «3» с весом ~ 13,3 т.
  • По оси «2» с весом ~ 14700 кг.
  • Под стеновые перекрытия по осям «А» и «В» с весом ~ 5500 кг.

Если потребуется расчет фундамента на опрокидывание, пример вычислений и формулы приведены для больших коттеджей. Для дачных участков они не используются.

Особое внимание уделяется распределению нагрузки, которая требует тщательного расчета количества столбов.

Примеры расчета количества столбов для всех типов грунта

Пример 1:

R = 2,50 кг/см²

Для стеновых перекрытий по отрезку «1» и «3»:

13,3 /1,75 ~ 8 столбов.

По оси «2»:

14,7/1,75 ~ 9 шт.

По отрезкам «А» и «В»:

5,5 /1,75 = 3,1.

Всего приблизительно 31 столб. Объемный показатель бетонированного материала составляет 31 х 2 мм³ = 62 см³.

Пример 2:

R = 1,50

По линии «1» и «3» ~ по 12 столбов.

По оси «2» ~ 14.

По отрезкам «А» и «В» ~ по 6.

Итого ~ 50 штук. Объемный показатель бетонированного материала ~ 1,0 м³.

Пример 3:

Ниже можно узнать, как проводится расчет монолитного фундамента. Пример приведен для грунта с табличным показателем R = 1,0. Он имеет следующий вид:

По линии «1» и «2» ~ по 19 шт.

По стене «2» ~ 21.

По отрезкам «А» и «В» ~ по 8.

Итого – 75 столбов. Объемный показатель бетонированного материала ~ 1,50 м³.

Пример 4:

R = 0,60

По линии «1» и «3» ~ по 32 шт.

По оси «2» ~ 35.

По отрезкам «А» и «В» ~ по 13.

Итого – 125 столбов. Объемный показатель бетонированного материала ~ 250 см³.

В первых двух расчетах угловые столбы устанавливаются на пересечении осей, а по продольным линиям – с одинаковым шагом. Под цокольную часть по оголовкам столбов отливают в опалубке железобетонные рандбалки.

В примере №3 на пересекающихся осях размещаются по 3 столба. Аналогичное количество оснований группируется вдоль осей «1», «2» и «3». Среди строителей подобная технология называется «кусты». На отдельном «кусте» требуется установить общий ж/б оголовок-ростверк с дальнейшим его размещением на столбах, располагающихся на осях «А» и «В» рандбалок.

Пример №4 позволяет на пересечении и по продольной части линий (1-3) соорудить «кусты» из 4 столбов с дальнейшей установкой на них оголовков-ростверков. По ним размещаются рандбалки под цокольную часть.

Ленточное основание

Для сравнения ниже произведен расчет ленточного фундамента. Пример приведен с учетом глубины траншеи 150 см (ширины – 40). Канал будет засыпан песочной смесью на 50 см, дальше он заполнится бетоном на высоту одного метра. Потребуется разработка почвы (1800 см³), укладка песочной фракции (600) и бетонной смеси (1200).

Из 4-столбчатых оснований для сравнения берется третье.

Работы буром осуществляются на площади 75 см³ с утилизацией почвы 1,5 кубических метра, или в 12 раз меньше (остальной грунт используется для обратной засыпки).

Необходимость в бетонной смеси – 150 см³, или в 8 раз меньше, а в песочной фракции – 100 (она необходима под несущей балки). Возле фундамента создается разведочный шурф, позволяющий узнать состояние почвы.

Важно! В нижних строках эти данные позволят осуществить расчет плитного фундамента – пример указан для всех типов почвы.

Сопротивление песочного грунта

Табл. 1

Сопротивление почвы к основанию, кг/см3
Песочная фракция Уровень плотности
Плотный Среднеплотный
Крупная 4,49 3,49
Средняя 3,49 2,49
Мелкая: маловлажная /мокрая 3-2,49 2
Пылеватая: маловлажная/мокрая 2,49-1,49 2-1

Табл. 2

Сопротивление глинистой почвы
Почва Уровень пористости Сопротивление почвы, кг/см3
Твердой Пластичной
Супеси 0,50/0,70 3,0-2,50 2,0-3,0
Суглинки 0,50-1,0 2,0-3,0 1,0-2,50
Глинистая почва 0,50-1,0 2,50-6,0 1,0-4,0

Плитный фундамент

На первом этапе рассчитывается толщина плиты. Берется сводная масса помещения, включающая вес установки, облицовки и дополнительные нагрузки. По этому показателю и площади плиты в плане рассчитывается давление от помещения на почву без веса основания.

Вычисляется, какой массы плиты недостает для заданного давления на почву (для мелкого песка этот показатель составит 0,35 кг/см², средней плотности – 0,25, твердых и пластичных супесей – 0,5, твердой глины – 0,5 и пластичной – 0,25).

Площадь фундамента не должна превышать условия:

S > Kh × F / Kp × R,

где S – подошва основы;

Kh – коэффициент для определения надежности опоры (он составляет 1,2);

F – суммарный вес всех плит;

Kp – коэффициент, определяющий условия работ;

R – сопротивление почвы.

Пример:

  • Свободная масса здания – 270 000 кг.
  • Параметры в плане – 10х10, или 100 м².
  • Грунт – суглинок влажностью 0,35 кг/см².
  • Плотность армированного железобетона равна 2,7 кг/см³.

Масса плит отстает на 80 т – это 29 кубов бетонной смеси. На 100 квадратов ее толщина соответствует 29 см, поэтому берется 30.

Итоговая масса плиты составляет 2,7 х 30 = 81 тонна;

Общая масса здания с фундаментом – 351.

Плита имеет толщину 25 см: ее масса равна 67,5 т.

Получаем: 270 + 67,5 = 337,5 (давление на почву составляет 3,375 т/м²). Этого достаточно для газобетонного дома с плотностью цемента на сжатие В22,5 (марка плит).

Определение опрокидывания конструкции

Момент MU определяется с учетом скорости ветра и площади здания, на которую осуществляется воздействие. Дополнительное крепление требуется, если не выполняется следующее условие:

MU = (Q — F)* 17,44

F – подъемная сила действия ветра на крышу (в приведенном примере она составляет 20,1 кН).

Q – расчетная минимальная ассиметричная нагрузка (по условию задачи она равна 2785,8 кПа).

При вычислении параметров важно учитывать местоположение здания, наличие растительности и возведенных рядом конструкций. Большое внимание уделяется погодным и геологическим факторам.

Приведенные выше показатели используются для наглядности работ. При необходимости самостоятельной постройки здания рекомендуется посоветоваться со специалистами.

Источник: http://fb.ru/article/214792/raschet-fundamentov-primer-rascheta-fundamenta-svaynogo-lentochnogo-stolbchatogo-monolitnogo-plitnogo-raschet-osnovaniya-fundamenta-primer-raschet-fundamenta-na-oprokidyivanie-primer

Пример расчета фундамента

Поставив перед собой задачу строительства загородного дома своими руками, индивидуальный застройщик должен быть готов к самостоятельному решению огромного количества проблем.

Определившись с проектом дома, следует уделить повышенное внимание «нулевому циклу» — возведению фундамента. Но перед тем как заказывать все необходимые строительные материалы, необходимо провести тщательный расчет фундамента.

В этой статье мы приводим пример расчета фундамента именно в той последовательности, которой рекомендуется придерживаться.

Предположим, что вы стали счастливым обладателем десяти соток за городом. Участок, что называется, пустой, лишь кое-где растут деревья и кустарники. Прежде чем определиться с местом будущей стройплощадки необходимо провести оценку грунта.

Для этого в разных местах участка выкапываем ямы на глубину около 2 метров. Если срезы грунта одинаковы, то вам повезло – пласты грунта залегают равномерно. Если нет, то придется выбирать меньшую из зол – делать ставку на наиболее благоприятный вариант.

Идеальный случай: у вас много соседей, которые уже давно построили свои дома – тогда и расчет фундамента существенно упрощается.

У них можно проконсультироваться по поводу грунта, типу основания и его «поведении», и даже спросить документацию по геологическому исследованию грунтов, если перед строительством проводилась экспертная оценка.

УГВ

Уровень грунтовых вод (УГВ) – важный показатель грунта участка, на котором планируется строительство дома. Является ничем иным, как расстоянием от поверхности земли до первого водоносного слоя. Именно он определяет, какой будет глубина заложения фундамента.

УГВ меняется сезонно: зимой он минимальный, весной, когда почва впитывает огромный объем влаги, он достигает своей максимальной отметки.

В нашем примере расчета фундамента мы рекомендуем проводить измерение УГВ именно весной, ведь так или иначе, основание дома будет подвержено воздействию грунтовых вод, и лучше проводить расчеты, ориентируясь на критические показатели.

Если вода покажется уже в вырытой для исследования грунта яме, то это будет значить, что уровень грунтовых вод высокий, исходя из чего, при возведении фундамента придется делать ставку на определенные типы оснований. Например, оказалось, что УГВ составляет всего 1 м. В этом случае в зависимости от нагрузки на грунтовое основание, отдают предпочтение либо плитному фундаменту, либо мелкозаглубленному ленточному, ведь чем выше залегают грунтовые воды, тем меньше у грунта показатель несущей способности.

Пучинистость грунта

Поверхностные слои грунта представляют собой плодородный слой. Он особой роли не играет – при возведении фундамента просто срезается по всей площади стройплощадки. А вот все, что залегает глубже, нуждается в оценке.

Там может быть слой глины, суглинка, супеси, а если повезет, то крупного песка или и вовсе скальные породы. Очевидно, что каждый тип грунта характеризуется своей несущей способностью и сопротивлением внешней нагрузки (расчетным сопротивлением грунта, R).

О том, как оценить характер грунта, мы писали в этой статье. Вы сможете определиться с грунтовым основанием стройплощадки и сделать вывод о пучинистости грунта. Пучинистость – не что иное, как способность влажного грунта расширяться вследствие замерзания воды зимой.

Данный показатель зависит от УГВ и типа почвы, и во многом определяет выбор фундамента для дома.

ГПГ

ГПГ или глубина промерзания грунта – показатель, который характеризует воздействие пучинистых явлений на толщу грунта. Бояться его стоит, если грунт пучинистый, а УГВ высокий. Меры «борьбы» с пучинистыми явлениями:

  • утепление грунтового основания по периметру здания – тем самым мы уменьшаем ГПГ и нивелируем пучинистые явления;
  • устройство дренажной системы, благодаря которой грунтовое основание под фундаментом остается сухим и не подверженным расширению вследствие замерзания воды

Резюмируя вышесказанное

Пучинистость грунта, ГПГ, УГВ – все эти показатели нужно рассматривать в одном комплексе, т.к. они взаимосвязаны. Так, высокий УГВ может быть причиной чрезмерной пучинистости грунтового основания ввиду большой ГПГ.

Если приводить пример расчета фундамента для стройплощадки с идеальными показателями: малой глубиной промерзания грунта, низким уровнем грунтовых вод, непучинистым основанием – можно выбирать любой тип фундамента.

Но в большинстве случаев ситуация обратная, тогда застройщик:— либо делает ставку на «плавающие» фундаменты, к которым относятся плитные или мелкозаглубленные ленточные;

— либо устраняет недостатки участка за счет замены части пучинистого основания, утепления грунта под подошвой фундамента, дренирования подфундаментной площадки

Рельеф участка

Далеко не всем может повезти с приобретением идеально ровного участка. Как известно, рельеф оказывает одно из решающих значений при выборе конкретного типа фундамента.

Так, наличие на стройплощадке значительного уклона может стать причиной столь же внушительных вложений на ее выравнивание и последующего устройства ленточного или плитного фундамента.

Другой вариант – оставить все как есть, но сделать ставку на столбчатый или свайный фундамент. Ниже мы приведем примеры расчетов и таких фундаментов тоже.

Расчет требуемой площади подошвы фундамента

Здесь мы приводили последовательность расчета требуемой площади подошвы фундамента – величины, от которой зависит расход материала на строительство основания дома, а также длительность мероприятия.

Площадь подошвы фундамента определяется исходя из такого показателя, как расчетное сопротивление грунта (R), о котором мы упоминали выше, а также нагрузки на фундамент от дома. О том, как рассчитать нагрузку на фундамент, мы говорили в тематической статье.

Ниже мы приведем пример расчета площади подошвы фундамента для двухэтажного кирпичного дома 6×9 м (одна внутренняя несущая стена, толщина стен – 300 мм) с 2 ж/б и 1 чердачным перекрытием по деревянным балкам с утеплителем (плотность до 500 кг/м3), кровлей из гончарной черепицы, который будет возводиться на участке с сухим пористым глинистым грунтом (R=2,5). Здание возводится в средней полосе России (нагрузка от снега – 100 кг/м2).

Пример расчета

Сначала рассчитываем длину всех стен: (6+9)×2+6=36 мПри высоте этажа в 2,5 м суммарная площадь стен составит: 36×2,5×2=180 м2Площадь перекрытий: 6×9=54 м2Площадь кровли (выпуски по 0,5 м по всем сторонам): (6+0,5×2)×(9+0,5×2)=70 м2

По таблице, представленной ниже (умножаем табличное значение для стен на 2, т.к. толщина нашей стены – 300 мм!), определяем массу всех конструктивных элементов постройки:

— масса стен: 180×270×2=97200 кг— масса ж/б перекрытий: 2×54×500=54 000 кг— масса чердачного перекрытия: 54×200=10 800 кг— масса кровли и снега: (80+100)×70=12 600 кгОбщая нагрузка на фундамент составит 174 600 кг. Добавляем сюда примерную полезную нагрузку и округляем до 180 000 кг.Рассчитываем минимальную площадь подошвы фундамента, заглубленного на 1,5…2 м:

S=1,2×180000/(1,2×2,5)=72000 см2 или 7,2 м2

Если планируется заглублять фундамент на меньшую глубину, то придется дополнительно рассчитать сопротивление грунта по формуле, представленной здесь.

Выбор типа фундамента

В зависимости от того, каким оказались значения расчетной площади подошвы фундамента (с привязкой к рельефу местности), выбирают конкретный тип основания для дома. Для приведенного выше примера расчета лучше всего подойдет заглубленный ленточный фундамент. Если же приходится строить дом чуть ли не на болоте, то надежнее заливать плиту. В целом же, выбор есть между такими основаниями, как:

  • ленточный;
  • плитный;
  • МЗЛФ;
  • столбчатый;
  • столбчато-ленточный;
  • свайный;
  • свайно-ростверковый

Расчет параметров основания

Исходя из полученного значения площади подошвы фундамента и распределения нагрузок, рассчитывают площадь отдельных его конструкций. Так, на примере вышеописанного расчета (минимальная площадь подошвы 7,2 м2 под дом 6×9 м) можно заложить ленту шириной 0,4 м.

Тогда полученная площадь фундамента составит: 9×0,4×2+(6-0,8)×0,4×3=7,2+6,72=13,44 м2Этого с избытком хватит для строительства дома, ведь площадь фундамента превышает расчетное значение почти в 2 раза!Можно пойти в другом направлении – установить буронабивные сваи с расширением внизу диаметром 0,5 м.

Читайте также  Глиняный замок вокруг фундамента

В этом случае площадь подошвы каждой опоры составит: 3,14×0,5×0,5/4=0,2 м2

Таких свай потребуется 7,2/0,2=36 штук.

Расчет стройматериалов

На следующем этапе необходимо оценить объем строительных материалов, который потребуется для возведения основы дома: количество бетонной смеси, арматуры, опалубки – в отдельных случаях даже необходимо провести расчет кирпича на фундамент. Грамотный подход позволит избежать лишних транспортных расходов и существенно сэкономит время на возведение фундамента.

Арматура

Специфику расчета арматуры на фундамент мы описывали в соответствующей статье. Там же вы найдете подробное описание расчетов для разных типов железобетонных оснований.

Для ленточного фундамента обычно используют каркас из двух поясов продольной арматуры по 2 прутка в каждом с шагом поперечной (горизонтальной и вертикальной) арматуры 0,3-0,5 м.

В качестве примера расчета фундамента рассмотрим все то же основание дома 6×9 м с одной внутренней стеной, примем высоту ленты равной 1,5 м, ширину – 0,4 м.

Поперечное сечение ленты имеет площадь: 0,4×1,5=0,6 м2=6000 см2. Из них 0,001% должна занимать арматура, а это 6 см2. По таблице ниже определяем нужный диаметр прутков – 14 мм.Количество метров такой арматуры примерно равно: (6×3+9×2)×4=144 м

Гладкой арматуры, которая, по сути, играет лишь роль связующего звена для продольных прутков, при шаге в 0,5 м потребуется: (36/0,5)×(0,4×2+1,5×2)=273,6 м, где (36/0,5)- количество соединений гладкой арматуры, (0,4×2+1,5×2) – периметр элемента прямоугольной формы, образованного гладкой арматурой.

Бетон

Неважно, планируете ли вы заказывать бетонную смесь на заводе-изготовителе, либо думаете над его самостоятельным приготовлением – прикинуть объем бетона просто необходимо! Сделать это очень легко, воспользовавшись простейшими математическими формулами и учитывая геометрию фундамента.

О том, как рассчитать объем бетонной смеси, мы говорили в одной из статей, но на всякий случай приведем пример расчета для нашего случая: дом 6×9 с одной внутренней стеной, ширина ленты – 0,4 м, высота – 1,5 м.Объем нашего фундамента, он же – объем бетона, составит: (9×0,4×2+(6-0,8)×0,4×3)×1,5=20,16 м3 или 21 куб раствора.

То же самое касается ситуаций, в которых вы решили своими силами готовить бетон. В этом случае вам поможет информация по характеристикам бетонной смеси для фундамента, а также статья о том, как рассчитать количество цемента на бетон. В них просто и доступно описан порядок работ и представлены все необходимые вычисления.

Расчет опалубки для фундамента

Конечно, если вы собираетесь заливать бетон в трубы – использовать буронабивной свайный фундамент, то вопрос с опалубкой решится сам собой. А вот при возведении ленточного или плитного железобетонного фундамента без опалубки обойтись проблематично.

Можно арендовать строительные комплекты опалубки, но это дорого, особенно при непонятных сроках строительства. Поэтому в ряде случаев приходится делать опалубку самостоятельно – из пиломатериалов.

Причем делать нужно таким образом, чтобы доски после распалубки можно было использовать, например, для чернового пола или строительных лесов. Дешевле всего обойдется покупка обычных дюймовых досок, которые можно сбить в достаточно надежные щиты.

В статье, посвященной расчетам опалубки на фундамент, мы описали несколько примеров того, как можно подобрать опалубку: исходя из толщины досок и расстояния между раскосами – так, чтобы она была устойчива к нагрузкам со стороны бетонной смеси.

Надеемся, что представленная информация поможет вам решить непростые задачи строительства!

Мангал из металла и не только Собираетесь на природу – не забудьте прихватить с собой мангал! Нет оного в наличии? Конечно, можно сбегать в магазин и купить, но почему бы не сделать своими руками такой же, если не лучше, металлический мангал? Работы займут максимум пару часов. Мы попробуем подробно объяснить процесс изготовления этого незамысловатого приспособления.
Дизайн беседки на загородном участке Беседки уже давно перестали быть исключительно местом для отдыха, по праву являясь настоящим украшением загородного участка. Предлагаем вам оценить реализованные варианты таких конструкций и почерпнуть ценные идеи для своего собственного проекта. Выберете что-то свое среди дизайнерских решений, представленных в статье!
Дизайн интерьера бани и сауны Как сделать банную процедуру по-настоящему классной? Для этого важно соблюдение трех условий: удачная компания, исправная каменка и действительно уютный интерьер бани. В этой статье мы не сможем помочь вам советом относительно первых двух условий, зато расскажем об основных правилах оформления парной, моечной и комнаты отдыха. С легким паром!

Источник: http://CdelayRemont.ru/primer-rascheta-fundamenta

Как правильно произвести расчет фундамента на опрокидывание

    Точные расчеты на этапе проектирования помогают определить и необходимое количество материалов и составить точную смету. В настоящей статье мы расскажем, как делать расчет фундамента частного дома на опрокидывание.

Какие существуют размеры блоков ФСБ для фундамента

Типы фундаментов

В настоящее время применяется несколько типов фундаментов для различных видов сооружений и грунтов.

Ленточный вариант наиболее простой – по сути, это сравнительное невысокое основание, построенное под всеми стенами дома. Оно принимает на себя нагрузку и распределяет ее по поверхности земли. Такой фундамент, в свою очередь, опирается на плиты. Обычно сооружается для домов от трех этажей и выше. Причем внутреннее пространство используют для обустройства подвального помещения.

Здесь не требуется специальное оборудование и особо сложные технологии. Кроме того, популярность данной конструкции обусловлена простотой, долговечностью и устойчивостью к разрушению.

Конструкция столбчатого фундамента совершенно другая. Представляет она собой совокупность опор, погруженных в землю на определенное расстояние.

Используется для решетчатой (каркасной) либо бревенчатой постройки до 2-х этажей. Данный вид целесообразен в тех местностях, где на почву не влияют температурные изменения.

Плиточный фундамент представляет собой монолитное основание из железобетона, уложенное на дно котлована уплотненное предварительно:

Применяют в тяжелых плотных грунтах для больших многоэтажных сооружений (башни водонапорные, ретрансляционные и пр.).

Такой вариант также подойдет для отдельно стоящей дымовой трубы. Существенным недостатком считают высокую стоимость работ и материалов.

Свайный тип фундамента представляет собой конструкцию, состоящую из множества длинных столбов, объединенных поверху либо плитами или балками из бетона. Устраивают такие фундаменты в слабых почвах, неспособных удерживать тяжелые строения. Данный тип основания применяют для строительства многоэтажек.

По СНиПам для всех крыш необходим еще расчет ветровой нагрузки.

Расчет веса дома

Прежде чем приступить к расчетам, нужно узнать ряд параметров.

Так, для метра квадратного стен дома:

  • каркасного, утепленного минеральной ватой, вес удельный составляет от 30 до 50 килограммов на метр квадратный;
  • бревенчатого – 70-100;
  • кирпичного (толщина до 15 см) – от 200 до 270;
  • железобетонного (15 см) – 300-350.

Вес перекрытий:

  • чердачных с деревянными балками и утеплителем плотностью 200 кг на метр кубический – 70-100;
  • цокольных деревянных (при тех же параметрах теплоизоляции) – 100-150;
  • железобетонных – 500.

Вес крыши:

  • из жести – от 20 до 30 килограммов на метр квадратный;
  • рубероида – 30-50;
  • шифера – 40-50;
  • черепицы керамической – 60-80.

Как показывает практика, правильнее всего учитывать максимальные значения, приведенные выше – это позволит обеспечить фундаменту наибольший запас прочности.

Примем, что будущий дом (5 на 8 метров) имеет только один этаж, а стены по высоте достигают 300 см. Общая их длина с учетом внутренней перегородки составит 31 метр. Площадь же – 93 м2. Соответственно, вес стен – 25,1 тонны.

Совокупный размер перекрытий (их два – цокольное и чердачное) – 80 м2. Масса – 8 тонн.

Кровля для такого стандартного дома (с учетом всех скатов) будет иметь размер 96 метров квадратных и вес 2,88 тысячи килограммов.

Определение площади фундамента и его веса

Для того чтобы выяснить, сможет ли имеющийся на вашем участке грунт выдержать дом, нужно знать и вес дома, и массу собственно фундамента.

Поскольку чаще всего особняки возводятся на ленточных фундаментах, рассмотрим здесь именно этот вариант.

Для кирпичного дома основание углубляют в почву на 150 сантиметров, то есть ниже точки промерзания. К этому также добавляют еще полметра, выступающие над землей. То есть совокупно высота фундамента составляет 200 см.

Вслед за этим рассчитывается объем. Здесь длина фундамента умножается сначала на его высоту, а затем на ширину. Последнее значение примем за 50 сантиметров. Результат – 31 кубический метр.

Удельный вес бетона на м3 составляет 2,4 тысячи килограммов. Умножив это значение на 31, получаем массу фундамента – 74,4 тонны.

Результат

Наконец, остается определить опорную площадь для вашего дома. Делается это просто – умножается длина стен фундамента на их ширину. В нашем случае выходит – 15,5 тысячи квадратных сантиметров.

Складываем массу всех конструкций:

  • стены – 25,1 тонны;
  • перекрытия – 8;
  • кровля – 2,88;
  • фундамент – 74,4.

Получается, что весь особняк у нас весит – 110,38 тонны. Этот результат нужно разделить на вышеупомянутую опорную площадь – 15500 см2. У нас выйдет, что на один квадратный сантиметр давит 7,12 килограмма.

Остается только свериться с нормами сопротивления грунтов:

  • крупный песок – от 3,5 до 4,5 килограммов на см2;
  • средний песок – 2,5-3,5;
  • мелкий – 2,5-3;
  • глина твердая – 3-6;
  • пластичная – 1-3;
  • каменистые грунты, галька или щебень – 5-6.

Как видно, особняк вышел слишком тяжелый. В этом случае увеличиваем площадь фундамента за счет толщины стен.

Опрокидывание

Опрокидывающему моменту особого внимания уделять не следует, поскольку геометрия частного дома делает его маловероятным.

В целом расчет осуществляется следующим образом – от минимальной для региона ветровой нагрузки, отнимают подъемную силу, воздействующую на крышу. Расчет данных величин следует поручить архитектору.

Определяя силу, при которой может произойти сдвиг строения, учитывают:

  • рельеф местности;
  • наличие деревьев;
  • расположение прочих построек.

Источник: http://SvoiDomStroim.ru/fundament/kak-pravilno-proizvesti-raschet-fundamenta-na-oprokidyvanie.html

Как правильно произвести расчет фундамента на опрокидывание

Точные расчеты на этапе проектирования помогают определить и необходимое количество материалов и составить точную смету. В настоящей статье мы расскажем, как делать расчет фундамента частного дома на опрокидывание.

Типы фундаментов

В настоящее время применяется несколько типов фундаментов для различных видов сооружений и грунтов.

Ленточный вариант наиболее простой – по сути, это сравнительное невысокое основание, построенное под всеми стенами дома. Оно принимает на себя нагрузку и распределяет ее по поверхности земли. Такой фундамент, в свою очередь, опирается на плиты. Обычно сооружается для домов от трех этажей и выше. Причем внутреннее пространство используют для обустройства подвального помещения.

Здесь не требуется специальное оборудование и особо сложные технологии. Кроме того, популярность данной конструкции обусловлена простотой, долговечностью и устойчивостью к разрушению.

Конструкция столбчатого фундамента совершенно другая. Представляет она собой совокупность опор, погруженных в землю на определенное расстояние.

Используется для решетчатой (каркасной) либо бревенчатой постройки до 2-х этажей. Данный вид целесообразен в тех местностях, где на почву не влияют температурные изменения.

Плиточный фундамент представляет собой монолитное основание из железобетона, уложенное на дно котлована уплотненное предварительно:

Применяют в тяжелых плотных грунтах для больших многоэтажных сооружений (башни водонапорные, ретрансляционные и пр.).

Такой вариант также подойдет для отдельно стоящей дымовой трубы. Существенным недостатком считают высокую стоимость работ и материалов.

Свайный тип фундамента представляет собой конструкцию, состоящую из множества длинных столбов, объединенных поверху либо плитами или балками из бетона. Устраивают такие фундаменты в слабых почвах, неспособных удерживать тяжелые строения. Данный тип основания применяют для строительства м ногоэтажек.

По СНиПам для всех крыш необходим еще расчет ветровой нагрузки.

Расчет веса дома

Прежде чем приступить к расчетам, нужно узнать ряд параметров.

Так, для метра квадратного стен дома:

  • каркасного, утепленного минеральной ватой, вес удельный составляет от 30 до 50 килограммов на метр квадратный,
  • бревенчатого – 70-100,
  • кирпичного (толщина до 15 см) – от 200 до 270,
  • железобетонного (15 см) – 300-350.
  • чердачных с деревянными балками и утеплителем плотностью 200 кг на метр кубический – 70-100,
  • цокольных деревянных (при тех же параметрах теплоизоляции) – 100-150,
  • железобетонных – 500.
  • из жести – от 20 до 30 килограммов на метр квадратный,
  • рубероида – 30-50,
  • шифера – 40-50,
  • черепицы керамической – 60-80.

Как показывает практика, правильнее всего учитывать максимальные значения, приведенные выше – это позволит обеспечить фундаменту наибольший запас прочности.

Примем, что будущий дом (5 на 8 метров) имеет только один этаж, а стены по высоте достигают 300 см. Общая их длина с учетом внутренней перегородки составит 31 метр. Площадь же – 93 м 2 . Соответственно, вес стен – 25,1 тонны.

Совокупный размер перекрытий (их два – цокольное и чердачное) – 80 м 2 . Масса – 8 тонн.

Кровля для такого стандартного дома (с учетом всех скатов) будет иметь размер 96 метров квадратных и вес 2,88 тысячи килограммов.

Определение площади фундамента и его веса

Для того чтобы выяснить, сможет ли имеющийся на вашем участке грунт выдержать дом, нужно знать и вес дома, и массу собственно фундамента.

Поскольку чаще всего особняки возводятся на ленточных фундаментах, рассмотрим здесь именно этот вариант.

Для кирпичного дома основание углубляют в почву на 150 сантиметров, то есть ниже точки промерзания. К этому также добавляют еще полметра, выступающие над землей. То есть совокупно высота фундамента составляет 200 см.

Затем требуется выяснить длину всей ленты. Для этого периметр прибавляют к протяженности внутренне перегородки. То есть если основание имеет размер 5 на 8 метров и еще одну поперечную перемычку внутри, то в сумме получится 31 м.

Вслед за этим рассчитывается объем. Здесь длина фундамента умножается сначала на его высоту, а затем на ширину. Последнее значение примем за 50 сантиметров. Результат – 31 кубический метр.

Удельный вес бетона на м 3 составляет 2,4 тысячи килограммов. Умножив это значение на 31, получаем массу фундамента – 74,4 тонны.

Наконец, остается определить опорную площадь для вашего дома. Делается это просто – умножается длина стен фундамента на их ширину. В нашем случае выходит – 15,5 тысячи квадратных сантиметров.

Складываем массу всех конструкций:

  • стены – 25,1 тонны,
  • перекрытия – 8,
  • кровля – 2,88,
  • фундамент – 74,4.

Получается, что весь особняк у нас весит – 110,38 тонны. Этот результат нужно разделить на вышеупомянутую опорную площадь – 15500 см 2 . У нас выйдет, что на один квадратный сантиметр давит 7,12 килограмма.

Остается только свериться с нормами сопротивления грунтов:

  • крупный песок – от 3,5 до 4,5 килограммов на см 2 ,
  • средний песок – 2,5-3,5,
  • мелкий – 2,5-3,
  • глина твердая – 3-6,
  • пластичная – 1-3,
  • каменистые грунты, галька или щебень – 5-6.

Как видно, особняк вышел слишком тяжелый. В этом случае увеличиваем площадь фундамента за счет толщины стен.

Опрокидывание

Опрокидывающему моменту особого внимания уделять не следует, поскольку геометрия частного дома делает его маловероятным.

В целом расчет осуществляется следующим образом – от минимальной для региона ветровой нагрузки, отнимают подъемную силу, воздействующую на крышу. Расчет данных величин следует поручить архитектору.

Определяя силу, при которой может произойти сдвиг строения, учитывают:

  • рельеф местности,
  • наличие деревьев,
  • расположение прочих построек.

Как правильно произвести расчет фундамента на опрокидывание Как производится расчет фундамента дома, в том числе на опрокидывание? Основные данные содержаться в нижеприведенной статье.

Читайте также:  Расстояние между хомутами в арматурном каркасе

Источник: svoidomstroim.ru

Эти виды деформации могут произойти при действии горизонтальных нагрузок.

При недопустимости отрыва части подошвы от основания, когда равнодействующая проходит внутри ядра сечения подошвы фундамента, опрокидывание невозможно, поэтому проверку на опрокидывание не проводят.

Устойчивость фундамента на сдвиг по подошве рассчитывается по 1-ой группе предельных состояний. Такой сдвиг называется плоским сдвигом фундамента.

где F – расчетная сила, передаваемого на основание от основного и особого сочетания нагрузок,

– коэффициент условий работы, зависящий от вида грунта, = 0,8 – 1,

Fu – сила предельного сопротивления основания,

– коэффициент надежности в зависимости от класса сооружения, = 1,1 -1,2.

где – вертикальная составляющая внешней нагрузки, кН,

– вес фундамента и грунта на его уступах,

f – коэффициент трения кладки фундамента по грунту основания.

Расчет фундаментов производят в зависимости от расчетной схемы, исходя из следующих условий:

– осадки здания или сооружения (в том числе разность между осадками отдельных их частей) не должны превосходить предельно допустимых величин, для чего фундаменты рассчитывают по деформациям грунта основания,

– напряжения в грунтах основания не должны превосходить расчетного сопротивления грунта основания, исходя из чего определяют размеры площади подошвы фундамента,

– напряжения в материале фундамента не должны вызывать его повреждения, для чего проводят расчет прочности материалов фундамента,

– под действием горизонтальных сил моментов фундамент может потерять устойчивость положения (сдвинуться по направлению действия горизонтальных сил или опрокинуться по направлению действия моментов). Для предупреждения этих явлений иногда проводят расчеты на устойчивость против скольжения и опрокидывания.

Основные принципы проектирования оснований и фундаментов:

– проектирование оснований сооружений по предельным состояниям,

– учет совместной работы системы: основание – фундамент – несущие конструкции сооружения,

– комплексный учет факторов при выборе типа фундаментов и оценке работы грунтов основания в результате совместного рассмотрения:

1) инженерно – геологических условий площади строительства,

2) особенностей сооружений и чувствительности его несущих конструкций к развитию неравномерных осадок,

3) метода выполнения работ по устройству фундаментов и подземной части сооружения.

Задача проектирования и возведения фундаментов в связи с учетом вышеперечисленных факторов сложна, поэтому необходимо разрабатывать несколько вариантов устройства оснований и фундаментов, а затем на основе технико – экономического их сравнения принимать наиболее рациональное решение.

Сдвиг фундаментов по подошве и расчет на опрокидывание Сдвиг фундаментов по подошве и расчет на опрокидывание Эти виды деформации могут произойти при действии горизонтальных нагрузок. При недопустимости отрыва части подошвы от основания, когда

Источник: mydocx.ru

Расчет на устойчивость фундамента обычно производят для устоев мостов и в случаях, когда равнодействующая сил по подошве фундамента выходит за пределы ядра сечения. В курсовой работе с методологической целью выполняют расчет на опрокидывание и на сдвиг по подошве.

Проверка устойчивости против опрокидывания

Устойчивость против опрокидывания проверяется вдоль и поперек моста в сочетаниях нагрузок №№3 и 6 (табл. 2). За ось возможного поворота принимается наиболее нагруженная сторона подошвы Рис. 5.2.

Моменты опрокидывающих Мu и удерживающих Мz сил вычисляются относительно осей поворота в соответствующих сочетаниях.

где Мu- момент опрокидывающих сил относительно оси возможного поворота конструкции,

Mz – момент удерживающих сил относительно той же оси,

гc=1 – коэффициент условий работы

гn=1,1 – коэффициент надежности по назначению

Вдоль путепровода сочетание №3

Мz= (6313,34+2026,856)*1,4=11676,274 кН*м

Mu= 1719,48+252,17*2,8=2425,556 кН*м = 8491,835 кН*м

Поперек путепровода сочетание №6

Мz= (5155,77+2026,856)*7,4=53151,43 кН*м

Mu= 346,06+106,48*2,8=644,204 кН*м = 38655,585 кН*м

Проверка устойчивости против сдвига

Устойчивость против сдвига (скольжения) по подошве следует рассчитывать в сочетаниях №№3 и 6.

При расчете фундаментов опор мостов на устойчивость против сдвига по основанию сила Qu стремится сдвинуть фундамент, а сила его трения о грунт Qz (по подошве фундамента) сопротивляется сдвигу.

Устойчивость фундамента против сдвига следует проверять по формуле:

где Qu=Fо – сдвигающая сила,

Qz=µ(Po+G) – удерживающая сила,

µ=0,4 -коэффициент трения бетонной кладки по поверхность грунта основания,

гc =0,9 – коэффициент условий работы,

– коэффициент надежности по назначению.

Вдоль путепровода сочетание №3

Qz=0,4*(6313,34+2026,856)= 3336,078 кН

Qu= 257,17 кН = 2729,519 кН

Поперек путепровода сочетание №6

Qz=0,4*(5155,77+2026,856)= 2873,05 кН

Qu= 106,48 кН = 2350,677 кН

Определение осадки

Осадка фундамента зависит от деформаций основания, которые в обычных нескальных грунтах с модулем деформации Е Определение кренов и горизонтальных смещений верха опоры

Расчет кренов фундамента и опоры вдоль iв и поперек iп моста производится при действии нормативных нагрузок в сочетаниях №3 и №6 (см. табл. 2).

где Е=37*10і кПа, и v =0,3 – средние значения модуля деформации и коэффициент Пуассона в пределах сжимаемой толщи,

Nн и lн = MH/NH – нормативная вертикальная сила и эксцентриситет сил, приложенных к подошве ,

а=14,8м, в=2,8 м – длина и ширина подошвы,

Вдоль путепровода сочетание №3

Поперек путепровода сочетание №6

Горизонтальные смещения верха опоры вдоль и поперек моста равны:

где ho=6,5 м – высота опоры, hф =2,8м – глубина фундамента.

Найденные значения должны быть не больше предельного:

Пример расчета фундамента на опрокидывание Пример расчета фундамента на опрокидывание Расчет на устойчивость фундамента обычно производят для устоев мостов и в случаях, когда равнодействующая сил по подошве фундамента выходит за пределы

Источник: studbooks.net

Расчет фундамента на сдвиг по его подошве или по подошве грунтовой подушки производится при действии горизонтальной составляющей нагрузки на фундамент в случае нестабилизированного состояния грунтов основания, а также и стабилизированного, если не выполняется условие (5.83).

При расчете на плоский сдвиг применяется формула

где ΣFsr и ΣFsa — суммы проекций на плоскость скольжения расчетных сил, соответственно удерживающих и сдвигающих.

Сумма удерживающих сил

и сумма сдвигающих сил

где Fv — нормальная к плоскости скольжения составляющая расчетной нагрузки на фундамент, u — гидростатическое противодавление (при уровне грунтовых вод выше подошвы фундамента), А — площадь подошвы фундамента, Fh — касательная к плоскости скольжения составляющая нагрузки на фундамент, Ep и Ea — равнодействующие пассивного и активного давления грунта.

Читайте также:  Расчет фундамента под колонну

Равнодействующая пассивного давления грунта на вертикальную грань фундамента определяется по формуле

где d — глубина заложения фундамента со стороны возможного выпора грунта, λp — коэффициент пассивного давления грунта, λp = tg 2 (45° + φI/2) .

Равнодействующая активного давления вычисляется по выражению

где d1 — глубина заложения фундамента со стороны, противоположной возможному выпору грунта, λa — коэффициент активного давления грунта, λa = tg 2 (45° – φI/2) , .

Пример 5.19. Требуется рассчитать фундамент распорной системы по схеме плоского сдвига по подошве. Грунт основания — супесь, IL = 0,5, е = 0,65, сn = 6 кПа, φn = 24°, γI = 17 кН/м 3 . Расчетные нагрузки на уровне подошвы фундамента Fv = 240 кН, Fh = 110 кН. Глубина заложения фундамента от уровня планировки d = 1 м, от уровня пола d1 = 1,5 м. Сооружение III класса. Размеры фундамента получены из расчета по деформациям, b = 1,5 м, l = 1 м.

Решение. Расчетные значения прочностных характеристик грунта основания

Проверяем выполнение условия (5.83). По формуле (5.82)

tgδ = 110/240 = 0,46, δ = 25°,

sin22° = 0,375, tgδ > sinφI ,

т.е. условие (5.83) не выполняется и формула (5.82) в рассматриваемом случае неприменима. Расчет следует производить по схеме плоского сдвига (рис. 5.39). Для грунтов засыпки принимаем:

Для вычисления равнодействующих активного и пассивного давления по формулам (5.96) и (5.95), предварительно определяем коэффициенты λa и λp , а также hc :

Вычисляем суммы удерживающих и сдвигающих сил по формулам (5.93) и (5.94):

ΣFsr = (240 – 0)tg22° + 1,5 · 1 · 4 + 22 = 124 кН,

Проверяем условие (5.92):

γcΣFsr/γn = 0,9 · 124/1,1 = 102 кН 3 , φI = 20° и cI = 15 кПа, подстилающий грунт глина с γ = 18,5 кН/м 3 , φI = 6°, cI = 19 кПа, грунт обратной засыпки (выполняется на всю высоту из суглинка) имеет характеристики γ’I = 0,95γI = 0,95 · 18 = 17 кН/м 3 , φ’I = 0,9φI = 0,9 · 20° = 18°, c‘I = 0,5сI = 0,5 · 15 = 7,5 кПа. Вертикальная нагрузка N = 200 кН/м приложена с эксцентриситетом e = 0,25 м. Ширина подошвы фундамента, полученная расчетом по деформациям, равна 2 м. Для уменьшения размеров фундамента применена песчаная подушка толщиной 0,5 м с характеристиками γI = 17 кН/м 3 , φI = 34°, cI = 1 кПа. Ширина подошвы в этом случае принята равной 1,5 м. Вес 1 м длины фундамента G = 98 кН.

Решение. Поскольку фундамент загружен внецентренной наклонной нагрузкой и следует принимать во внимание активное давление грунта, расчет по несущей способности основания является необходимым. Формула (5.79) в данном случае неприменима в силу неоднородности основания, поэтому расчет выполняем методом круглоцилиндрических поверхностей скольжения по формуле (5.97). Учитывая, что фундамент в верхней части имеет неподвижную опору, за центр поверхности скольжения принимаем точку А. Радиус поверхности скольжения r = АВ = 4,2 м. Величины краевых напряжений под подошвой фундамента: рmax = 331 кПа, рmin = 65 кПа.

Разбиваем массив грунта, ограниченный предполагаемой поверхностью скольжения, на восемь полос шириной b = 0,5 м.

Значения параметров и их произведения, входящие в формулу (5.97), сводим в табл. 5.33.

Для определения равнодействующей активного давления грунта Ea с использованием формулы (5.96) необходимо предварительно вычислить λa и hc для слоя суглинка:

Подставляя результаты вычислений в формулу (5.97), получаем:

Устойчивость фундамента обеспечена.

5.6.5. Несущая способность оснований, сложенных медленно уплотняющимися водонасыщенными пылевато-глинистыми и биогенными грунтами, а также илами

Несущая способность медленно уплотняющихся водонасыщенных глинистых и заторфованных грунтов оснований (при степени влажности Sr ≥ 0,85 и коэффициенте консолидации cv ≤ 10 7 см 2 /год) определяется, как правило, с учетом нестабилизированного состояния грунтов, условие прочности имеет вид:

где σ — полное нормальнее напряжение в рассматриваемой точке, слагающееся из напряжений в скелете грунта и избыточного давления в поровой воде u .

Избыточное давление в поровой воде определяется методами теории фильтрационной консолидации грунтов с учетом скорости увеличения нагрузки на основание в период строительства и эксплуатации сооружений.

При высоких темпах возведения сооружения или его нагружения эксплуатационными нагрузками, а также при отсутствии в основании дренирующих слоев или специальных дренирующих устройств несущую способность оснований, сложенных медленно уплотняющимися водонасыщенными грунтами, допускается определять в запас надежности без учета угла внутреннего трения грунтов ( φ = 0) или принимать значения φI и cI , соответствующими нестабилизированному состоянию грунтов основания. В этих случаях предельная нагрузка на однородное основание, простирающееся ниже подошвы фундамента на глубину не менее 0,75 b , при отсутствии более слабого подстилающего слоя для вертикальной составляющей силы предельного сопротивления основания ленточного фундамента (на 1 м длины) определяется по формуле

где α — угол, рад:

здесь Fh — горизонтальная составляющая внешней нагрузки на 1 м длины фундамента, q — пригрузка со стороны предполагаемого выпора грунта (с учетом веса пола подвала или технического подполья).

Кроме расчета по формуле (5.99) необходима проверка устойчивости фундамента по схеме плоского сдвига по подошве по формуле (5.92). Размеры фундамента при этом определяются по менее благоприятному варианту расчета.

При отсутствии горизонтальной составляющей нагрузки на фундамент ( Fh = 0) формула (5.99) для ленточного фундамента принимает вид:

Пример расчета фундамента на опрокидывание 5.6.3. Расчет устойчивости фундамента по схеме плоского сдвига Расчет фундамента на сдвиг по его подошве или по подошве грунтовой подушки производится при действии горизонтальной составляющей нагрузки на фундамент в случае нестабилизированного состояния грунтов основания, а также и стабилизированного, если не выполняется условие (5.83). При расчете на плоский сдвиг применяется

Источник: xn--h3aleim.xn--p1ai

В понятие закрепления опор в грунте входит совокупность инженерных мероприятий по выбору конструкции подземной части опор, обеспечивающих требуемую надежность их работы в процессе эксплуатации ВЛ.

Фундаментом опоры называется конструкция, заделанная в грунт и передающая на него нагрузки от опоры, изоляторов, проводов и внешних воздействий. Конструкции фундаментов выбираются в соответствии с типом опоры, действующей на фундамент нагрузкой и характеристикой грунта. Одностоечные опоры, у которых нижний конец стойки на 2 – 3,5 м заделывается в грунт, устанавливаются без фундаментов: фундаментом является низ стойки. Металлические опоры и железобетонные опоры с оттяжками устанавливаются на фундаменты, которые бывают монолитные бетонные или железобетонные заводского изготовления или сборные. Первые применяются только в слабых обводненных грунтах.

Читайте также:  Как посчитать объем фундамента

Область грунта, воспринимающая давление от фундамента, называется основанием. Расстояние от подошвы фундамента до поверхности грунта в месте его установки называется глубиной заложения фундамента. Глубина заложения фундамента зависит от плотности грунта и глубины его промерзания. Кроме того, учитываются нарушения структуры грунта: так грунт при засыпке котлованов – грунт с нарушенной структурой – имеет гораздо меньшую прочность, чем грунт нетронутый разработками, т.е. грунт с ненарушенной структурой. Особенно тщательно анализируются характеристики грунтов основания фундаментов. Строительными нормами и правилами (СНиП) все грунты разделены на 39 групп, которые в зависимости от трудности разработки отнесены к той или иной категории. Самую высокую, XI категорию, имеют кремнистые сланцы, самую низкую, I категорию, грунт растительного слоя без корней. Грунт, служащий основанием для фундамента, представляет собой раздробленное тело и в общем случае состоит из трех элементов: минеральных частиц, воды и воздуха.

Основными физическими характеристиками грунта являются удельный вес – вес единицы объема минеральных частиц при отсутствии пор между ними, объемный вес – вес единицы объема грунта в условиях естественного природного залегания и весовая влажность – отношение веса воды, находящейся в порах грунта к весу грунта в абсолютно сухом состоянии.

Различают влажность на границе текучести WL , при незначительном увеличении которой грунт переходит в текучее состояние, и влажность на границе раскатывания WР , при незначительном уменьшении которой грунт переходит в полутвердое состояние. Обозначим через W природную весовую влажность грунта. Соотношение , называемое показателем консистенции глинистых грунтов, является важнейшей характеристикой, позволяющей точно определить основные механические характеристики, необходимые для расчета оснований фундаментов.

Так, грунты с являются достаточно хорошим естественным основанием для фундамента, а для грунтов с требуются специальные меры и средства для надежного закрепления в них опор.

Основной характеристикой песчаных грунтов является коэффициент пористости, определяемый как отношение

где Vпор – объем пор в грунте, Vскел – объем минеральных частиц грунта. Коэффициент пористости изменяется в пределах 0,45-0,75, и чем выше его значение, тем более слабым, рыхлым является грунт, что также требует специальных средств для надежного закрепления опор.

Важнейшими нормативными характеристиками грунтов являются: угол внутреннего трения , удельное сцепление С Н и модуль деформации Е, характеризующие прочность грунта, или его деформативность под нагрузкой. Эти характеристики определены в лабораторных условиях для различных типов грунтов и приведены в приложении М.

Рассмотрим типовые методики расчета закрепления в грунте железобетонных и металлических опор.

9.1 Расчет закрепления свободностоящих железобетонных опор

без специальных фундаментов

Установка стоек опор выполняется в котловане, образованном буровой машиной, диаметр бура которых на 5–7 см превышает диаметр стойки, с засыпкой и плотной трамбовкой пазух между стенками котлована и поверхностью стойки. Такая установка применяется для ненарушенных грунтов, обладающих достаточно высокими механическими характеристиками (рис. 9.1а). Для усиления заделки при слабом или нарушенном грунте применяют дополнительно один (рис. 9.1б) или два ригеля, закрепляемых на стойке в верхней части котлована. Ригель размещается в специально выполненной узкой щели и, как стойка, опирается на грунт с ненарушенной структурой. При наличии грунтовых вод, сыпучих песков или грунта с большим содержанием гальки и валунов образовать котлован буровой машиной не удается, и его вскрывают экскаватором (рис. 9.1в). Тогда опора закрепляется в засыпном грунте, т.е. грунте с нарушенной структурой, имеющем сниженные механические характеристики. Здесь для усиления заделки опор ригели устанавливаются и в нижней части стойки. Если под слоем сухого грунта находится обводненный грунт, то заглубление нецелесообразно, в таких случаях глубину заделки компенсируют устройством насыпной банкетки соответствующей высоты (рис. 9.1г). Опоры анкерно-углового типа также устанавливают непосредственно в грунт в наклонные или прямые котлованы.

Расчет оснований фундаментов представляет собой проверку опоры на опрокидывание горизонтальными силами и моментами, действующими в вертикальных плоскостях. В основе расчета лежит метод предельных состояний, согласно которому задача расчета закрепления одностоечных опор сводится к определению:

1) устойчивости (несущей способности) под действием расчетных нагрузок,

2) деформации стойки в заделке под действием нормативных нагрузок.

За предельное состояние оснований опор принято такое состояние, при котором обеспечивается их работа. При дальнейшем увеличении внешних нагрузок они перестают удовлетворять требованиям прочности.

Условием устойчивого закрепления опоры в грунте по несущей способности является

где kН – коэффициент надежности, задаваемый в зависимости от типа опор (для промежуточных опор kН = 1 [4, с.264]), mЗ – коэффициент условий работы закрепления, зависящий от вида грунта (песчаный, глинистый), его консистенции и типа закрепления (с нарушенной или ненарушенной структурой грунта), Q П – предельная горизонтальная нагрузка, приложенная к опоре, определяемая расчетным путем, Q Р – расчетная горизонтальная сила, действующая на стойку, определяемая в результате расчета опоры.

Значения нагрузок Q П и Q Р определяются как силы, приложенные к опоре на высоте , где М Р – расчетный изгибающий момент, определяемый как горизонтальными, так и вертикальными нагрузками на опору. Горизонтальные – это ветровые нагрузки на опору, провода и тросы, вертикальные обусловлены собственным весом опоры, весом проводов, тросов, гирлянд изоляторов, арматуры. Соответственно, расчетный момент М Р является суммой моментов всех сил и нагрузок. Расчет поперечной нагрузки Q осуществляется методом последовательных приближений при совместном решении уравнения равновесия проекций всех сил на вертикальную и горизонтальную оси опоры и уравнения моментов всех сил относительно центра тяжести эпюры давления грунта в нижней части опоры. Расчет достаточно сложен, поскольку в качестве исходных данных содержит, кроме характеристик опоры, проводов, тросов, районов по ветру и гололеду, физические характеристики грунтов, обуславливающие силы сцепления поверхности грунта с материалом стойки опоры.

Фундаменты и расчет закрепления опор в грунте Фундаменты и расчет закрепления опор в грунте В понятие закрепления опор в грунте входит совокупность инженерных мероприятий по выбору конструкции подземной части опор, обеспечивающих требуемую

Источник: studopedia.ru

Поделитесь статьей в соц. сетях:

Фундамент: расчет возможного опрокидывания

Представить себе опрокинутый фундамент частного дома достаточно сложно. Естественной причиной, по которой возможно опрокидывание небольшого дома, является ветер огромной силы, способный за счет парусности строения опрокинуть его набок. Например, как одиноко стоящую сосну, у которой нет фундамента, но вместо него есть корни.

Рис. 1. Варианты возможных поворотов и смещений фундамента: а — осадка с поворотом, б — осадка с поворотом и смещением, в — сдвиг по подошве.

Какой расчет необходим для основания дома?

Исходя из прямого назначения, которое состоит в равномерной передаче нагрузки сооружения на грунт, необходимо выполнить расчет ширины его опорной части и ее прочность.

Для этого необходимо определить вес сооружения, включая и собственный вес основания.

В расчет на прочность фундамента должны войти и снеговые нагрузки, передающиеся на него от кровли в зимнее время, и вес всего, что будет смонтировано и внесено внутрь помещения (отопительная система, водоснабжение, канализация, мебель и т. п.).

Ветровые нагрузки на невысокое здание в расчет фундамента на прочность не включают. Эти нагрузки учитывают, когда выполняют расчет на прочность такого элемента кровли, как мауэрлат, с помощью которого через стены они передаются на основание дома.

На рис. 1 показаны варианты возможных поворотов и смещений фундамента: а) осадка с поворотом, б) осадка с поворотом и смещением, в) сдвиг по подошве.

Рис. 2. Неправильный расчет прочности фундамента может привести к опрокидыванию всего сооружения.

На мелкозаглубленное основание в зимний период действуют выталкивающие силы, возникающие в результате пучения грунта. Неравномерное распределение этих сил и может привести к потере устойчивости фундамента, показанное на изображении, особенно в том случае, если по каким-либо причинам на основание не было возведено строение. Чтобы в этом случае исключить потерю устойчивости, грунт необходимо защитить от промерзания.

Если произошла потеря устойчивости, когда строительство дома было закончено, следует искать ошибки при расчете требуемой прочности. Но это все же не должно было привести к опрокидыванию всего сооружения, как это показано на рис. 2. Изображен небольшой дом, опрокидывание которого произошло не потому, что не был выполнен соответствующий расчет фундамента. При определении размеров основания и его заглубления, не были учтены физические свойства грунта (на изображении видно, что это песчаный грунт).

Вернуться к оглавлению

Фундамент, который под действием внешних сил не опрокинется, не сдвинется в горизонтальной плоскости вместе с грунтом, считают устойчивым. На устойчивость рассчитывают фундаменты таких ответственных элементов, как опоры мостов, заводских труб и т. п.

В отличие от заводских труб расчет фундамента частных домов на опрокидывание можно не выполнять. И причина в том, что эти дома имеют сравнительно небольшую высоту. Если у заводской трубы центр тяжести и равнодействующая силы ветра находятся на значительной высоте от фундамента, в результате чего может образоваться момент достаточный для нарушения устойчивости, то для низкого строения, расчет по этому фактору просто не нужен.

В частном секторе в настоящее время также появляются отдельные строения, которые требуют расчетов их оснований на такое воздействие. Например, ветровые генераторы. На рис. 3 представлен 1 из вариантов основания для такого генератора. Следует обратить внимание на глубину заложения основания. Она явно превышает глубину промерзания грунта. Остальные же размеры на изображении 3 могут служить только для ориентирования и могут отличаться от фактических размеров. Высота вышки — НВ, для надежной работы генератора, зависит от местности, но в среднем ее можно считать равной 20 м.

Вернуться к оглавлению

Рис. 3. Схема основания ветрового генератора.

На рис. 4 приведена расчетная схема с указанием сил, действующих на фундамент. Основным фактором, создающим опрокидывание, является момент MU, а основным препятствием этому является сила FU. Именно эта составляющая препятствует потере устойчивости.

Равномерно распределенная нагрузка Р представляет собой реакцию грунта на действие силы FU. Сила Qr оказывает влияние на сдвиг в горизонтальной плоскости. При расчете на сдвиг большое значение имеет коэффициент трения кладки по грунту. Для расчета на опрокидывание эту силу не учитывают

Для определения опрокидывающего момента MU необходимо знать скорость ветра и площадь сооружения, на которую он воздействует (парусность). Чтобы обеспечить работу ветрового генератора, необходима минимальная скорость, равная примерно 6-8 м/с. Однако, необходимо учесть, что скорости ветра могут быть значительно больше, поэтому следует рассчитывать на максимально возможную в данном районе скорость. Например, при скорости ветра 10 м/с давление составляет 60 Н/м2, а при скорости 50 м/с это давление составит 1500 Н/м2. В таблице № 1 приведены значения, по которым, зная максимальные скорости ветра, можно определить его давление.

Таблица № 1.

Скорость ветра, м/с
1 5 10 15 20 25 30 40 50
Давление, Н/м2 0,60 15 60 135 240 375 540 960 1500

Зная скорость ветра V и площадь лопастей SЛ, по таблице 1 определяем соответствующее давление и по этой площади вычисляем силу РЛ, приложенную к краю вышки, то есть на расстоянии НВ от поверхности земли. С учетом глубины h, на которой расположена подошва основания, плечо составит:

Н= НВ+h

Ветер будет действовать и на вышку по всей ее длине. Для определения площади, вначале определим среднее значение ширины вышки, LСР

Рис. 4. Схема сил, действующих на фундамент.

LСР= (LВ+LН)/2, где

LВ-ширина вышки в верхней ее части; LН — ширина вышки у основания.

Определим площадь вышки, нормальную к направлению ветра:

SВ= НВ× LСР,

и теперь определим общую нагрузку РВ как произведение площади SВ на значение давления из таблицы 1. Эта сила будет приложена посредине высоты вышки.

Теперь можно определить опрокидывающий момент.

МU= РЛ×H+ РВ×( НВ/2+h)

Вернуться к оглавлению

Для определения этого момента необходимо знать вес вышки со всеми устройствами, вес фундамента и вес грунта на нем. Анализируя рис. 4 можно сделать вывод, что противодействовать будет и грунт, расположенный по бокам по направлению действия опрокидывающего момента. Это действительно так, но только после того, как грунт станет достаточно плотным. А для этого потребуется определенное время. Поэтому в процессе строительства этот противодействующий фактор учитывать нельзя.

Как видно на рис. 4, расстояние от силы FU до точки О (проекция опорного ребра) равно а. Следовательно, условие устойчивости основания ветрового генератора будет:

МU≤ k×a×FU,

где k >1- коэффициент надежности.

Как предупреждение следует указать, что приведенный расчет не учитывает многих факторов, которые обязательно учитывают при строительстве высотных зданий, заводских труб, железнодорожных и автомобильных мостов. Поэтому имеет смысл привлечь специалиста даже для установки такого, на первый взгляд, не сложного сооружения, как вышка.


Смотрите также