Нагрузка на фундамент столбчатый фундамент: Расчёт нагрузки на фундамент разного типа 🔨 Как выполняется расчёт

Расчёт нагрузки на фундамент разного типа 🔨 Как выполняется расчёт

Неприятно наблюдать, как в недавно построенном доме появляются на стенах трещины. Самое печальное в этой ситуации, что исправить практически ничего изменить нельзя, а если и можно что-то сделать, то это весьма проблематично.

Оглавление:

• Как выполняется расчет
• Расчет нагрузки для ленточного фундамента
• Расчет нагрузки для столбчатого фундамента
• Расчет нагрузки для свайного фундамента
• Анализ грунта
• Определение несущей способности грунта
• Наши услуги

А ведь всего этого можно было избежать, если бы изначально расчету нагрузки на фундамент было уделено достаточно внимания.Ознакомьтесь с материалом о том зачем это делается, а также как грамотно и верно выполнять расчёт нагрузки на фундамент.

Как выполняется расчет

Что включается в такой расчет, и что нужно учитывать? Рассмотрим некоторые параметры.

• У различных видов грунта отличная друг от друга несущая способность, поэтому нельзя опираться на тот факт, что у друга дом на мелкозаглубленном ленточном фундаменте стоит уже несколько лет, и ничего.
• Учитывая вес строительных материалов, проводится вычисление массы строения.
• Какая снеговая нагрузка на кровлю в регионе. Тип, и форма крыши играют огромную роль в таком подсчете.
• Ветровая нагрузка. Любой дом, особенно высокий, испытывает ощутимые нагрузки в ветреную погоду, а если ветер постоянно дует в одну и ту же сторону, то фундамент будет подвержен дополнительной нагрузке. Особенно это ощутимо в легких домах, с не очень прочным фундаментом.
• Вес мебели, сантехники и отделочных материалов.

Полученные данные и собранная информация служит для учета несущей характеристики, размера и опорной площади возводимого фундамента. Пренебрежение этими требованиями приводит к ситуациям, описанным в начале статьи.

Расчет нагрузки для ленточного фундамента

При расчете нагрузки на ленточный фундамент, нужно определить количество заливаемого бетона, для чего нужно узнать общую площадь с учетом установленной опалубки. Полученную цифру (в м³) нужно умножить на массу 1 м³, которая колеблется в пределах 2000–2500 кг. При расчете фундамента лучше перестраховаться, поэтому за основу возьмем 2500 кг.

Потребуется узнать полную массу дома, снеговую нагрузку на крышу и давление ветра. Эти 4 показателя слаживаются и делятся на площадь основания. Выглядит это так:

(масса фундамента + масса дома + снеговая + ветровая нагрузка) / площадь основания = искомая цифра.

Поскольку расчет получается приблизительным, нужно иметь запас прочности около 25%.

Расчет нагрузки для столбчатого фундамента

Для того чтобы определить нагрузку на столбчатый фундамент, придется умножить площадь сечения столба на его высоту, в результате чего станет известен объем одной опоры. Полученные данные умножаются на цифру, обозначающей плотность материала, из которого сделаны столбы (q). Таким образом произведен расчет нагрузки для одного столба, а чтобы узнать расчетную нагрузку всего фундамента, результат перемножим на количество опор.

Если при расчете получилось, что фундамент не соответствует требованиям, то можно увеличить сечение столбов или увеличить число опор, сократив между ними расстояние.

Расчет нагрузки для свайного фундамента

Расчет нагрузки на свайный фундамент выполняется таким образом:

• Полная масса будущего здания умножается на коэффициент запаса надежности.
• Опорная площадь 1 квадратного сечения сваи определяется путем перемножения размеров двух сторон.  При использовании круглых свай опорная площадь одной из них вычисляется по формуле: R2×3,14. Затем полученные данные умножаются на количество используемых свай, задействованных в фундаменте.
• Теперь необходимо узнать нагрузку на 1 см² грунта, для чего масса здания делится на опорную площадь фундамента, и удостовериться, что нормативная допустимая нагрузка на грунт в норме.

Одной из особенностей свайного фундамента является правильный выбор сечения и длины свай, для чего нужно знать особенности грунта. Например, в некоторых районах, свая длиной в 3 м может не дойти до твердого основания, и приобретать опоры нужно только после предварительной геологической разведки.

В случае необходимости грунт можно уплотнить путем вбивания дополнительных, не предусмотренных проектом свай, но это приведет к дополнительным, незапланированным затратам.

Анализ грунта

Проектируя фундамент, можно самостоятельно выполнить геодезический анализ грунта, узнав:

• Тип почвы.
• Уровень расположения грунтовых вод.

Также необходимо узнать уровень промерзания грунта, в чем могут помочь карты с такими данными.

Рис. Уровень промерзания грунта в России

Используя ручной бур, по периметру площадки и в центре делается несколько скважин, глубиной до 2,5 м, в результате чего можно увидеть, какой тип почвы, а на следующий день можно увидеть, появилась ли в ней вода, и какой ее уровень.

Рис. Слои почвы в Московской области

Что касается типа почвы, то разобраться в этом непростом вопросе поможет дополнительная информация:

• Если при извлечении бура почва рассыпается – это песчаный грунт.
• Из извлеченного грунта можно скатать цилиндр, но при этом он весь покрывается трещинами – это супеси.
• Получается скатать цилиндр, но при попытке согнуть он ломается – это легкий суглинок.
• Скатанный цилиндр на изгибе покрывается многочисленными трещинами – это тяжелый суглинок, в составе которого много глины.
• Цилиндр скатывается легко, на изгибе не ломается и не трескается – перед нами глинистый грунт.

Используя полученные данные, можно определить какой тип фундамента лучше всего сделать на этом участке и нужно ли делать для него дренажную систему.

Определение несущей способности грунта

Ниже приведена таблица, с помощью которой можно разобраться с несущей способность грунта. Зная, какой тип грунта вы извлекли при пробном бурении, не составит его найти в таблице, и получить больше информации.

Тип почвы	Несущая способность
Супесь	От 2 до 3 кгс/см2
Щебенистая почва с пылевато -песчаным заполнителем	6 кгс/см2
Плотная глина	От 4 до 3 кгс/см2
Щебенистая почва с заполнителем из глины	От 4 до 4.5 кгс/см2
Среднеплотная глина	От 3 до 5 кгс/см2
Гравийная почва с песчаным заполнителем	5 кгс/см2
Влагонасыщенная глина	От 1 до 2 кгс/см2
Гравийная почва с заполнителем из глины	От 3.6 до 6 кгс/см2
Пластичная глина	От 2 до 3 кгс/см2
Крупный песок	Среднеплотный — 5, высокоплотный — 6 кгс/см2
Суглинок	От 1. 9 до 3 кгс/см2
Средний песок	Среднеплотный — 4, высокоплотный — 5 кгс/см2
Песок, супеси, глина, суглинок, зола	От 1.5 до 1.9 кгс/см2
Мелкий песок	Среднеплотный — 3, высокоплотный — кгс/см2
Сухая пылеватая почва	Среднеплотная — 2.5, высокоплотная — 3 кгс/см2
Водонасыщенный песок	Среднеплотный  — 2, высокоплотный — 3 кгс/см2
Влажная пылеватая почва	Среднеплотная — 1.5, высокоплотная 2 кгс/см2
Водонасыщенная пылеватая почва	Среднеплотная — 1, высокоплотная — 1.5 кгс/см2

Таблица 1: Расчетное сопротивление разных видов грунтов

Наши услуги

Компания «Богатырь» предоставляет услуги по погружению железобетонных свай – мы забиваем сваи, выполняем лидерное бурение и привезем непосредственно на строительную площадку сваи, с помощью которых и соорудим свайный фундамент. Если вы заинтересованы в том, чтобы проектировка, гео разведка и монтаж свайного фундамента был выполнен высококвалифицированными специалистами, то отправьте запрос или позвоните нам, воспользовавшись формой и контактными данными, указанными внизу сайта.

Расчет столбчатого фундамента. Как расчитать параметры столбчатого фундамента. Прочитав эту статью, вы сможете выполнить расчет столбчатого фундамента для своего дома

Сентябрь 12 • Фундамент • Просмотров 3972 • Комментариев к записи Расчет столбчатого фундамента нет

Прочное основание дома- залог того, что он простоит долго. Столбчатый фундамент хоть и является самым дешевым, но в случае его правильного проектирования он также будет надежной опорой. Как выполняется расчет столбчатого фундамента, изложено ниже.

Содержание

• Кратко о столбчатом фундаменте, его видах и особенностях
• Расчет нагрузки на столбчатый фундамент в зависимости от веса надземной части дома
  • Нагрузка, создаваемая крышей
  •  Как нагружают фундамент перекрытия
  • Нагрузка от стен
  • Суммируем нагрузки
  • Определение предельных нагрузок фундамента на грунт
•  Расчет столбчатого фундамента под колонну
• Расчет бетона для столбчатого фундамента

Кратко о столбчатом фундаменте, его видах и особенностях

Столбчатый фундамент отличается от ленточного тем, что:

• подходит для построек, относящихся к облегченному типу. К ним относятся деревянные  дома без подвального помещения, колонны и т.д.;
• представляет собой ряд опор, находящихся в наиболее нагруженных точках.

Изготавливают столбчатый фундамент в основном 2 видов:

1. Монолитный. Он имеет большую прочность, т.к. изготовлен из армированного бетона.
2. Сборный – состоит из отдельных элементов, поэтому имеет слабые места там, где находятся швы. Преимущество его в скорости возведения.

Исходя из расчетных параметров фундамента этого вида, таких как глубина залегания подземных вод, уровень промерзания и тип грунта, существуют две разновидности столбчатого основания:

1. Заглубленный ниже уровня промерзания, он так и называется – заглубленный. На глинистых почвах необходим только такой.
2. Выполненный на глубине до 700 мм. Называется он малозаглубленным. Целесообразен на песчаных или скалистых грунтах.

Исходные данные для расчета

Для того чтобы приступить к выполнению расчета, вам потребуется следующая информация:

• на какой глубине находятся грунтовые воды. При этом учитывается колебание этого параметра в разные периоды;
• зимний температурный режим и сведения о том, насколько промерзает земля. Эти данные есть в справочниках;
• к какому типу относится почва;
• сколько приблизительно будет весить дом и все, что в нем находится;
• масса самого столбчатого фундамента;
• ветровые и снежные нагрузки.

Глубину промерзания земли в разных регионах страны можно увидеть на рисунке:

Самостоятельное определение типа грунта

Вряд ли кто-то захочет пойти в лабораторию и платить деньги за исследования, но такой параметр, как сопротивление почвы в зависимости от ее типа очень важен, поэтому определить его необходимо хотя бы самостоятельно. Руководствуемся следующим:

1. Выкапываем яму глубиной ниже слоя промерзания.
2. Берем оттуда немного земли, стараемся скатать ее в шар и смотрим, что получается:

• из песчаного грунта скатать шар невозможно. То, что он действительно песчаный, определяется и визуально, но фракция может быть очень мелкой. Сопротивляемость такой почвы — R=2. Для песка средней и крупной фракций данный показатель составит 3 и 4,5 единиц соответственно;
• если вам удалось сформировать шар, но при надавливании он тут же рассыпался – грунт супесчаный, а для него наименьшая сопротивляемость — R=3;
• скатанная земля плотная. Сдавив шар, вы не увидите на нем трещин. Вывод: у вас в руках глина, значит, R=3-5;
• в случае суглинка, шар также не распадется, но трещины при нажатии появятся. Для этого типа грунта R=2-4.

Расчет нагрузки на столбчатый фундамент в зависимости от веса надземной части дома

Расчет возможно выполнить тогда, когда вы уже определились:

• с материалом, из которого будут возводиться стены;
• с типом кровли;
• с тем, какую мебель и бытовую технику разместите в доме.

Чтобы получить этот важный параметр, выполняем следующие действия:

• суммируем нагрузки, создаваемые стенами, перегородками, элементами кровли и предметами внутри дома;
• плюсуем к полученному результату нагрузку от веса снежного покрова. В разных местах этот показатель существенно отличается. Так, если на юге России он составляет всего 0,05 т на квадратный метр, то на севере удельный вес снега почти в 4 раза больше (0,190 т на 1 кв. м).

Расчет столбчатого фундамента, пример которого приведен ниже, выполнен для железобетонного монолитного типа. Возьмем такие исходные данные:

• дом одноэтажный. Стены выполнены из конструкционно-теплоизоляционного газобетона блочного. Толщина стены 400 мм. Плотность D=600;
• пол – сухой насыпной;
• фундамент будет устраиваться на пластичном глинистом грунте;
• крыша из черепицы керамической. Скат под углом в 45 градусов. Для устройства крыши использованы лаги деревянные;
• наибольшая нагрузка придется на части здания большей длины, т.к. на них будут опираться лаги.

Столбчатый фундамент представляет собой стойку со следующими размерами:

• верх имеет сечение 35х35 см;
• основание или подошва – 75х75 см;
• столбы расположены с интервалом в 2 м.

Нагрузка от снега

В расчете участвуют 2 параметра:

• нормативная нагрузка, которую мы определяем по карте. Так как дом расположен в Подмосковье, то она равняется 126 кг на 1 кВ. м;

• грузовая площадь крыши, приходящаяся на 1 м фундамента. При этом берем не весь фундамент, а только ту его часть, которая нагружена. Как видно из плана, длина этих участков в сумме составит 24 м. Для определения площади крыши нам потребуется вычислить результат от умножения 2 длин скатов на длину конька.

Итак, рассчитываем длину ската и площадь крыши:

• 6:2 х cos450 = 3 х 0,707 = 4,3 м;
• 2 х 4,3 х 12 = 103,2 м;
• на 1 м фундамента будет давить вес кровли 103,2 : 24 = 4,3 кв. м.

Теперь мы сможем определить снеговую нагрузку:

4,3 х 126 = 541,8 кгс.

Нагрузка, создаваемая крышей

Порядок таков:

• проекция кровли и площадь дома равнозначны, значит, площадь проекции равна 12 х 6 = 72 кв. м;
• нагружены у нас только стороны по 12 м, поэтому нагрузка на фундамент от кровли распределена на длине 12 х 2 = 24 или на плоскости 24 х 0,4 = 9,6 кв. м;
• из таблицы выше берем расчетную нагрузку для керамической черепицы, расположенной под углом в 45 градусов. Она равна 80 кгс на 1 кв. м;
• итак, нагрузка на фундамент от кровли составит 72 : 9,6 х 80 = 600 кг на 1 кв. м.

 Как нагружают фундамент перекрытия

Эта нагрузка определяется просто:

• вычисляем площадь перекрытия, а она идентична площади дома. 12 х 6 = 72 кв. м;
• умножаем на удельный вес материала перекрытия. Данные для расчета возьмем из таблицы:

• нагрузка от кровли распределена на 2 стороны фундамента. Поэтому на 1 м основания дома приходится 72 : 24 = 3 кв. м;
• теперь определяем нагрузку 3 х 300 = 900 кгс.

Нагрузка от стен

Чтобы рассчитать нагрузку, которую создают на фундамент стены дома, нам потребуются данные следующей таблицы:

умножаем:

•  высоту стены на ее толщину и на нагрузку, создаваемую 1 кв. м;
•  получаем значение, выражающее с какой силой стена давит на столбчатый фундамент 4 х 0,4 х 600 = 960 кгс.

Суммируем нагрузки

У нас уже есть все данные для расчета суммарной нагрузки на фундамент:

541,8 + 600 + 900 + 960 = 3001,8 кгс = 30 кН.

Определение предельных нагрузок фундамента на грунт

Выполняем следующие действия:

• полученный результат умножаем на дистанцию между столбами 3002 х 2 = 6004 кгс;
• так как плотность для железобетона составляет 2500 кг на 1 кв. м, то при объеме нашего столба 0,25 куб. м вес составит 0,25 х 2500 = 625 кгс;

• один столб фундамента создает нагрузку на землю 6004 + 625 = 6629 кгс;
• наш пластичный глинистый грунт имеет несущую способность 1,5 – 3,5 кгс на 1 кв. см. Берем минимальную. Значит, фундамент создаст максимальную нагрузку 1,5 х 6400 = 9600 кгс, где 6400 кв. см — площадь подошвы фундамента;
• нагрузка, которую мы получили расчетным путем составляет 6629 кгс, следовательно, у выбранной нами основы дома большой запас прочности, позволяющий, если потребуется, добавить еще 1 этаж.

 Расчет столбчатого фундамента под колонну

При расчете фундамента под колонну, мы должны получить следующие данные:

• какой высоты будет основание фундамента;
• высота ступеней и их количество;
• площадь поперечного сечения подколонника и стакана;
• какого сечения арматура необходима;
• все параметры анкерных болтов или закладных деталей.

Расчет этот сложный и ответственный, так что лучше, если его сделает профессионал. Для подсчета можно воспользоваться программой Project StudioCS Фундаменты. Эта программа, которую можно приобрести в Москве в Бизнес Центре «Гипромез»или заказать через интернет, позволяет:

• при минимуме данных получить максимальное количество расчетных параметров;
• рассчитать фундамент монолитный и сборный под колонны как одиночные, так и сдвоенные;
• итоговая информация, содержащая характеристики и основные параметры, отображается в диалоговом окне.

Ее преимущества:

• она сертифицирована;
• функциональна и по качеству не уступает разработанным за рубежом;
• значительно дешевле зарубежных аналогов;
• при покупке программы к ней прилагается обучающее видео бесплатно.

Возможен расчет фундамента под колонну и в системе APM Civil Engineering.

На выходе выдает:

• сведения о требуемом количестве арматуры;
• о числе ступеней фундамента;
• отображает геометрические размеры столбов;
• учитывая нагрузку на основание, определит толщину продавливания грунта и т.д.

Ее достоинства:

• полностью учитывает требования государственных строительных стандартов;

• создает модели конструкций;
• визуализирует, полученные путем вычисления, результаты;
• благодаря наличию расчетных и графических инструментов, позволяет решать большой перечень задач, в том числе и расчет столбчатого фундамента под колонну.

А вот здесь видно наглядно, как выполняется расчет в системе APM Civil Engineering:

Расчет бетона для столбчатого фундамента

Допустим, что  известны такие параметры круглого столба как:

• диаметр;
• высота;
• их количество.

Расчет бетона для столбчатого фундамента выполним так:

• определим площадь его поперечного сечения, используя формулу S = 3.14 х R;
• умножим площадь на высоту и получим объем бетона для одного столба;
• умножим объем на общее число столбов и будем знать сколько всего бетона потребуется для устройства столбчатого фундамента.

Последовательность расчета фундамента популярно изложена в этом видео:

« Виды кровельных материалов Драцена: посадка, выращивание, уход »

Глава 4 — Фундаменты

Фундаменты Руководство Caltrans

4-1 Введение

Фундаменты на фундаменте, также известные как рассыпные, комбинированные или матовые фундаменты, передают расчетные нагрузки на нижележащий массив грунта посредством прямого контакта с грунтом непосредственно под фундаментом. Напротив, фундаменты на сваях передают расчетные нагрузки на прилегающий массив грунта через трение свай, торцевую опору или и то, и другое. В этой главе рассматриваются фундаментные фундаменты. Свайные фундаменты рассматриваются в главе 5 «Свайные фундаменты — общие положения».

Размер каждого отдельного фундамента должен быть таким, чтобы максимальное давление на грунт не превышало допустимую несущую способность грунта подстилающего грунтового массива. Поскольку несущая способность большинства грунтов относительно низкая (от 2 до 5 тонн на квадратный фут (TSF)), в результате площади опоры могут быть большими по сравнению с поперечным сечением поддерживаемого элемента. Это особенно верно, когда поддерживаемый элемент является колонной моста.

В дополнение к соображениям несущей способности необходимо также учитывать осадку основания, которая не должна превышать допустимые пределы, установленные для дифференциальной и полной осадки. Каждый фундамент фундамента также должен иметь конструктивную способность распределять проектные нагрузки в поперечном направлении по всей площади фундамента.

Поскольку фундамент опирается только на поддерживающую массу грунта, качество грунта чрезвычайно важно. Спецификации контракта1 позволяют инженеру пересматривать отметки фундамента фундамента, чтобы убедиться, что они выполнены из качественного материала. Обратитесь к Главе 3 «Администрирование контракта» для получения информации об ответственности Инженера применительно к основанию фундамента.

4-2 Типы

Фундаменты на фундаменте можно разделить на две основные категории:

1. Фундаменты, которые поддерживают один элемент конструкции, часто называемые «распорными фундаментами».
2. Фундаменты, поддерживающие два или более конструктивных элемента, называемые «комбинированными фундаментами».

Как правило, колонны располагаются в центре широких фундаментов, тогда как подпорные стены располагаются эксцентрично по отношению к центральной линии сплошного фундамента. Размещение нагрузки вдали от центроида (центра) основания создает эксцентриситет, который изменяет распределение нагрузки в грунте и может привести к тому, что опорное давление превысит допустимую несущую способность. Эти нежелательные условия нагрузки увеличиваются по мере того, как колонна размещается от центра тяжести или по мере увеличения эксцентриситета. Наихудшим из этих случаев является фундамент с краевой нагрузкой, когда край колонны находится на краю фундамента. Основным соображением для этих оснований является чрезмерная осадка и / или вращение основания на эксцентрически нагруженной части основания. Влияние эксцентриситета колонны на вращение фундамента и давление на почву аналогично центрально нагруженному фундаменту с моментом. Это также вызовет неравномерную передачу нагрузки на грунт, как показано на рис. 4-1.

На рис. 4-1 момент (M) может исходить из состояния нагрузки, которое необходимо передать массиву грунта, или может быть равнодействующей длины эксцентриситета, умноженной на нагрузку (P). Фраза «вне керна» относится к ситуации, когда эксцентриситет настолько велик, что нет сжатия или, что еще хуже, есть растяжение с одной стороны фундамента.

Проблемы, возникающие из-за эксцентриситета, можно решить путем объединения двух или более колонн на одном основании. Обычно это достигается одним из двух способов. В первом методе один прямоугольный или трапециевидный фундамент поддерживает две колонны (комбинированный фундамент). В другом методе узкая бетонная балка конструктивно соединяет два широких фундамента. Этот тип представляет собой консольный или ленточный фундамент.

Комбинированные фундаменты обычно требуются, когда условия нагрузки (величина и расположение нагрузки) таковы, что одноколонные фундаменты создают нежелательные условия нагрузки, непрактичны или неэкономичны. Комбинированные фундаменты также могут потребоваться, когда расстояние между колоннами таково, что расстояние между ними невелико, или когда колонны настолько многочисленны, что фундаменты покрывают большую часть доступной площади фундамента. Как правило, экономика определяет, должны ли эти фонды объединяться или оставаться отдельными фондами. Единый фундамент, который поддерживает многочисленные колонны и/или стены, называется матовым фундаментом и обычно используется в строительных работах.

В течение 1990-х годов компания Caltrans активно выполняла сейсмическую модернизацию фундаментов. Хотя это не отдельная категория, важно понимать, что фундаментные работы иногда влекут за собой модификации существующей конструкции. Несмотря на то, что программа модернизации по большей части завершена, все еще существуют конструкции, которые могут нуждаться в модернизации в связи с сейсмическими проблемами, размывом или расширением моста. Подробная информация о предыдущих стратегиях модернизации фундаментов представлена ​​в Приложении C, Фундаменты.

Фундаменты, встречающиеся при строительстве мостов, почти всегда поддерживают один конструктивный элемент (колонну, опору или стену) и неизменно называются распорными фундаментами. Хотя близко расположенные колонны встречаются при множественных изгибах колонн, они редко поддерживаются на комбинированном основании. Тем не менее, недавние проекты модернизации сейсмостойких и гидроизоляционных материалов включали в себя конструкции, соединяющие соседние фундаменты.

4-3 Несущая способность

Предельная несущая способность грунтового массива, поддерживающего основание фундамента, представляет собой максимальное давление, которое может быть приложено без разрушения при сдвиге или чрезмерной осадки. Окончательные решения по несущей способности основаны главным образом на теории пластичности; то есть предполагается, что грунтовая масса несжимаема (не деформируется) до разрушения при сдвиге. После разрушения происходит деформация грунтового массива без увеличения сдвига (пластическое течение).

Смысл предыдущих утверждений заключается в том, что теоретические прогнозы могут быть применены только к однородным и несжимаемым грунтам. Однако большинство грунтов не являются ни однородными, ни несжимаемыми. Следовательно, известные теоретические решения, используемые при анализе несущей способности, были изменены, чтобы учитывать изменения характеристик грунта. Эти модификации в первую очередь основаны на эмпирических данных, полученных в результате небольших, а в последнее время и крупномасштабных испытаний.

Предельная прочность грунта называется полной предельной несущей способностью (qn) в расчете коэффициента сопротивления нагрузки (LRFD) и предельной полной несущей способностью (qult) при работе с расчетом рабочего напряжения (WSD). После расчета qn и qult значение уменьшается на коэффициент безопасности. Пересмотренное значение называется допустимой несущей способностью (qall).

4-3.1 Режимы разрушения

Тип разрушения грунтов с перегрузками несущей способности – это разрушение при сдвиге массива грунта, поддерживающего основание фундамента. Это будет происходить в одном из трех режимов:

1. Общий сдвиг. 2. Пробивные ножницы. 3. Местный сдвиг.

Теория пластичности описывает общий режим разрушения при сдвиге. Два других режима разрушения: продавливание и локальный сдвиг не имеют теоретических решений.

Общее разрушение при сдвиге показано на Рисунке 4-2 и может быть описано следующим образом: Грунтовый клин непосредственно под фундаментом (активная зона Ренкина, действующая как часть фундамента) толкает Зону II в боковом направлении. Это горизонтальное смещение Зоны II заставляет Зону III (пассивную зону Ренкина) двигаться вверх.

Общее разрушение при сдвиге — это хрупкое разрушение, обычно внезапное и катастрофическое. Хотя выпуклость поверхности земли может наблюдаться с обеих сторон фундамента после разрушения, разрушение обычно происходит на одной стороне фундамента. Вот два примера такого отказа:

1. Изолированная конструкция может существенно наклониться или полностью перевернуться.
2. Фундамент, удерживаемый конструкцией от вращения, будет испытывать повышенные напряжения в частях фундамента и колонны конструкции, что может привести к чрезмерной осадке или обрушению.

Пролистать наверх

Конструкция блочного фундамента — Structville

Содержание

Блоковый фундамент представляет собой изолированные плиты прямоугольной, квадратной или круглой формы, которые устанавливаются под железобетонные колонны или стойки колонн для безопасной передачи нагрузки от колонн на землю. Это тип мелкозаглубленного фундамента, который широко используется во всем мире, особенно в районах, где грунт обладает хорошей несущей способностью. Их также называют изолированными основаниями или фундаментами. Проектирование фундаментных плит включает в себя определение размеров фундаментной плиты в соответствии с геотехническими требованиями и обеспечение достаточной толщины и армирования для удовлетворения конструктивных требований.

Размеры блочного фундамента не должны быть слишком маленькими, чтобы не вызвать чрезмерную осадку или нарушение несущей способности грунта. На самом деле допустимая несущая способность обычно используется для контроля осадки при проектировании кустового фундамента, поэтому она рассматривается как параметр предельного состояния эксплуатационной пригодности. Ширина блочного фундамента предполагается не менее 1000 мм, а толщина не менее 150 мм.

Геотехнический проект кустового фундамента

Геотехнический расчет блочного фундамента может выполняться в соответствии с требованиями EN 1997-1:2004 (Еврокод 7). Еврокод 7 дает три подхода к геотехническому проектированию фундаментов, и они заключаются в следующем:

Подход к проектированию 1 (DA1) : В этом подходе к воздействиям и параметрам прочности грунта применяются частные коэффициенты.
Подход к проектированию 2 (DA2) : В этом подходе частные коэффициенты применяются к воздействиям или к последствиям воздействий и к сопротивлениям заземления.
Подход к проектированию 3 (DA3) : В этом подходе частные коэффициенты применяются к воздействиям или к эффектам воздействий от конструкции и к параметрам прочности грунта.

При проектировании эти три подхода могут дать очень разные результаты. Однако национальное приложение Великобритании к Еврокоду 7 допускает только подход к проектированию 1 (DA1). При расчете подушки фундамента с использованием Подхода к проектированию 1 для конструкции должны быть выполнены три предельных состояния с соответствующей комбинацией нагрузок. Эти предельные состояния;

EQU : Потеря равновесия конструкции
STR : Внутренний отказ или чрезмерная деформация самой конструкции
GEO : Разрушение из-за чрезмерной деформации грунта, поддерживающего конструкцию из-за Подъем фундамента из-за давления воды
HYD : Разрушение из-за гидравлического уклона

При расчете блочного фундамента с использованием DA1 существует два набора комбинаций предельных состояний для предельных состояний STR и GEO. Комбинация 1 обычно используется для проектирования конструкции фундамента, а комбинация 2 обычно используется для определения размеров фундамента. Частные коэффициенты для предельных состояний приведены в таблице ниже;

Частные коэффициенты для EQU, UPL и HYD приведены в таблице ниже. Их также можно использовать для проверки подъема всех типов заглубленных конструкций.

Частные коэффициенты свойств почвы приведены в таблице ниже;

Следует отметить, что кулисные фундаменты относятся к конструкциям категории 2, что означает, что они являются обычными конструкциями, заложенными на несложных основаниях. Они не представляют исключительного геотехнического риска. В результате могут использоваться стандартные процедуры полевых и лабораторных испытаний для проектирования и исполнения. Геотехническое проектирование площадочного фундамента может быть выполнено инженерами-геотехниками или инженерами-строителями. Однако инженерно-геологический расчет сооружений категории 3 с аномальной опасностью может выполняться только инженерами-геотехниками.

Проектирование кулисных фундаментов может быть выполнено любым из следующих методов;

(a) Аналитический (прямой) метод
(b) Полуэмпирический (косвенный) метод
(c) Предписывающий метод с использованием предполагаемой несущей способности (BS 8004)

При использовании аналитического (прямого) метода все предельные состояния должны быть проверено. Предельную несущую способность q _ult блочного фундамента следует проверять с помощью приведенного ниже выражения;

q _ульта = c’N _c s _c d _c i _c g _c b _c + q’N _q s _q d _q i _q g _q b _q + γ’BN _γ s _γ d _γ i _γ g _γ b _γ /2

где;
c = сцепление
q = вскрышная порода
γ = масса тела
N _i = коэффициенты несущей способности
s _i = коэффициенты формы
d _i = коэффициенты глубины
i _i = коэффициенты уклона
g _i = коэффициенты уклона грунта
b _i = коэффициенты уклона основания

Пример расчета несущей способности блочного фундамента с использованием подхода к проектированию 1 (DA1)

Рассчитайте несущую способность фундамента с размерами 1 м x 1 м, заложенного на 0,9 м ниже слоя латеритного грунта. Характеристический угол сопротивления сдвигу φ _k грунта составляет 21°, а эффективное сцепление c’ составляет 10 кН/м ² . Уровень грунтовых вод находится на 8 м ниже поверхности земли, а удельный вес почвы составляет 18 кН/м ³ .

Раствор

Поскольку основание опирается на связный фрикционный грунт, важным свойством материала является угол сопротивления сдвигу φ и эффективное сцепление c’ .

Расчетные значения угла сопротивления сдвигу
Характеристическое значение φ _k = 21°. Обратите внимание, что коэффициент безопасности γ _φ применяется к тангенсу φ _k , а не к φ _k .
Комбинация 1 : γ _φ = 1,0, тангенс φ _d = тангенс φ _k /γ _φ = тангенс 21° = 0,383, φ 9 0137 d = 21°
Комбинация 2 : γ _φ = 1,25, тангенс φ _d = тангенс φ _k /γ _φ = тангенс 21/1,25 = 0,307, φ _d = 17° 900 05

Расчетные значения сцепления
Нормативное значение эффективного сплоченность c ‘ = 10 кН/м ²
Комбинация 1 : γ _c’ = 1,0, c’ _d = c’/γ _c’ = 10 k Н/м ²
Комбинация 2 : γ _c’ = 1,25, c’ _d = c’/γ _c’ = 10/1,25 = 8 кН/м ²

Этап 2: Расчет расчетных коэффициентов несущей способности . Используйте уравнения в разделе D.4 Приложения D Еврокода 7.

i. Коэффициент вскрыши N _q
N _q = e ^{(π × tanφ _d )} × tan ² (45 + φ _d /2)
Комбинация 1: φ _d = 21°, N _q = 7,07
Комбинация 2: φ _d = 17°, N _q = 4,77

ii. Коэффициент сцепления, N _c
N _c = (N _q − 1) ctg φ _d
Комбинация 1: φ _{d 90 138 = 21°, N в = 15,84
Комбинация 2: φ d = 17°, N c = 12,28}

iii. Коэффициент массы тела N _γ
N _γ = 2(N _q − 1) tanφ _d
Комбинация 1: φ _{d 9 0138 = 21°, N γ = 4,66
Комбинация 2 : φ d = 17°, N γ = 2,305}

Шаг 3: Рассчитайте расчетные коэффициенты формы. Используйте уравнения в приложении D Еврокода 7.

Квадратное основание
i. s _q = 1 + sin φ _d
Комбинация 1: φ _d = 21°, s _q = 1,358
90 136 Комбинация 2: φ _д = 17°, с _д = 1,292

ii. s _c = (s _q N _q − 1)/(N _q − 1)
Комбинация 1: N _q = 7,07, s _q = 1,358, с _в = 1,419
Комбинация 2: N _q = 4,77, с _q = 1,292, с _c = 1,369

iii. s _γ = 0,7 (для квадратной формы)

Этап 4: Рассчитайте пластовое давление, q .
Удельный вес грунта составляет 18 кН/м ³ и коэффициент запаса прочности γ _γ = 1
q = 18 × глубина основания = γ _γ × 18 × 0,9 = 16,2 кН/м ²

Шаг 5: Расчет допустимого q _ult :
q _ult = c’N _c s _c d _c i _c g _c b _c + q’N _q s _q d _q i _q г _q b _q + γ’BN _γ s _γ d _γ i _γ g _γ b _{γ 9 0138/2}

В этом расчете все коэффициенты наклона не учитывались.

q _ult = c’N _c s _c + q’N _q s _q + 0,5γ’BN _γ s _γ

Комбинация 1: q _ult = (10 × 15,84 × 1,419) + (16,2 × 7,07 × 1,358) + (0,5 × 18) 0,0 × 4,66 × 1,0 × 0,7) = 409,66 кН/ m ²
Комбинация 2: q _ult = (8 × 12,28 × 1,369) + (16,2 × 4,77 × 1,292) + (0,5 × 18,0 × 2,305 × 1,0 × 0,7) = 248 кН/м ²

Для определения размеров фундамента следует использовать допустимую несущую способность Комбинации 2 (другие коэффициенты запаса не применяются).

Для полуэмпирического (косвенного) метода следует использовать общепризнанный полуэмпирический метод, такой как оценка несущей способности с использованием прессометрии. Обычно используется опыт и испытания для определения параметров SLS, которые также удовлетворяют требованиям ULS. Пример можно найти в Приложении E стандарта EN 1997-1:2004.

При использовании предписывающего метода следует использовать предполагаемую несущую способность из BS 8004. При применении такого метода результат проектирования следует оценивать на основе сопоставимого опыта.

Пример расчета конструкции блочного фундамента

При расчете конструкции башмака можно предположить, что реакция под основанием колонны, нагруженной в осевом направлении, распределяется равномерно, если нагрузка является концентрической без какого-либо изгибающего момента. В противном случае можно предположить, что распределение давления изменяется линейно по основанию, как показано ниже.

(a) Расчетное предельное давление на смятие
Для концентрически нагруженного блочного фундамента расчетное давление грунта определяется формулой;

q = P/A _prov

Где;
P = расчетная осевая сила колонны = 1,35G _k + 1,5Q _k (кН)
A _prov = площадь основания, предусмотренная для фундамента (м ² )

(b) 9 0005

(b) Изгиб
Критическая секция для изгиба находится на поверхности колонны на блочном фундаменте или стены на ленточном фундаменте. Момент берется на участке, полностью проходящем через блочный фундамент, и обусловлен предельными нагрузками с одной стороны сечения. Не допускается перераспределение моментов.

(c) Сдвиг балки
Вертикальная поперечная сила представляет собой сумму нагрузок, действующих за пределами рассматриваемого сечения. Напряжение сдвига проверяют на расстоянии d от лица колонны. Обычной практикой является достаточное углубление основания, чтобы не требовалось поперечное армирование. Глубина основания часто контролируется конструкцией на сдвиг.

(d) Сдвиг при продавливании
Правила проверки сопротивления сдвигу при продавливании приведены в разделе 6.4 EN 1992-1-1:2004. Усилие сдвига при продавливании представляет собой сумму нагрузок за пределами периферии критического сечения. Необходимо провести две проверки на продавливание – по периметру колонны и на расстоянии d – 2d от лица колонны.

Пример конструкции блочного фундамента

Расчет квадратного блочного фундамента для колонны 250 × 250 мм, несущей характеристическую постоянную нагрузку G _k 800 кН и характеристическую переменную нагрузку Q _k 425 кН.