Расчет ленточного фундамента на прочность: Расчет ленточного фундамента по несущей способности + пример для дома из бруса

Как правильно сделать расчет ленточного фундамента на прочность

Цель публикуемой статьи – обрисовать основные вопросы по расчёту фундаментов и определить пути их решения. В статье можно представить множество методик по расчёту прочности ленточного фундамента, большое количество сложных формул для определения разных характеристик строительных элементов оснований строений.

Но всё это мало заинтересует человека без специального строительного образования. Поэтому данная информация предлагается для застройщиков, которые самостоятельно хотят рассчитать фундамент с минимальными затратами.

Общие положения

При возведении зданий и сооружений часто применяют ленточную опорную базу. От правильного расчёта на прочность ленточного фундамента зависит дальнейшая эксплуатация строения и его долговечность.

Ленточный фундамент

Застройщики крупных объектов заказывают проектную документацию на строительство зданий, домов и сооружений.При проектировании все конструкции рассчитывают на прочность для обеспечения их долговечной эксплуатации. Особенно важны прочностные характеристики конструктивных элементов основания дома.

Когда объект по своему объёму небольшой (малоэтажный жилой дом, дача или другое сооружение), затраты на изготовление проекта экономически невыгодны.

Даже имея минимум строительного опыта и знаний,можно рассчитать фундамент самостоятельно. На сегодня в интернете существует масса информации по тому, как определить прочность конструкций и материалов для возведения основания дома.Все методики и калькуляторы сети по определению прочностных качеств опорной базы зданий содержат сведения общего характера. Однако в каждом отдельном случае без самостоятельного расчёта конструкций фундамента не обойтись.

Методы расчётов ленточных фундаментов

Фундамент, залитый бутобетоном

Рассмотрим схемы прочных конструктивных элементов каждого вида ленточного фундамента.

Его изготавливают в трёх видах:

• Основание строения из сборных железобетонных блоков и подушек;
• Монолитное железобетонное основание;
• Бутобетонная монолитная опора.

Сбор данных для определения вида и конструкции основания

Для определения вида и конструкции опоры строения, собирают и проводят анализ следующих данных:

• в местном управлении архитектуры утверждают привязку генплана строительства;
• получают копию вертикальной съёмки залегания грунтов в месте привязки генплана;
• с помощью СНиП определают снеговую нагрузку.

На основании вертикальной съёмки определают характеристику грунтового основания, его несущую способность. Устанавливают глубину промерзания почвы и уровень грунтовых вод.

Исходя из общей нагрузки на опорную базу, от веса конструкций дома и всей «внутренней начинки здания» с учётом снеговой нагрузки рассчитывают удельное давление на единицу площади фундаментного основания.

После анализа полученной информации, возможностей применения тех или иных строительных конструкций и материалов, выбирают вид и размеры ленточного фундамента.

Конструкция глубокозаглубленного ленточного фундамента

Определают показатель несущей способности основания, глубину погружения основания. Фундамент может быть мелкозаглублённым или глубокозаглублённым, с подвальным помещением или с высоким цоколем.

На основании расчёта несущей способности элементов конструкции окончательно выбирают схему фундаментной ленты.

Приведём пример расчёта площади ленточного фундамента, обеспечивающей прочность и устойчивость опоры здания:

Строение может не только выталкиваться промёрзшими вспученными грунтами, но и проседать под собственным весом. Правильно определённая площадь подошвы позволит избежать этих негативных явлений.

Площадь подошвы фундамента (S) рассчитывают по формуле:

S > k(n)*F/k(c)*R, где

k(n) – коэффициент надежности обычно равен значению 1,2, что определяет площадь подошвы с запасом на 20% больше;

F – общая нагрузка на грунт. Это нагрузка от дома, фундамента, коммуникаций и всего того, что может находиться в доме;

k(c) – коэффициент условия работы железобетонной ленты, имеющий значение от 1 для пластичной глины и сооружений жесткой конструкции, до величины 1,4 при каменных стенах и крупном песке;

R – расчетное сопротивление грунта.

Фундамент из сборного железобетона

Ленточная опора здания из сборного железобетона – это фундаментные блоки заводского изготовления, уложенные в ряд по всему периметру дома и внутри площадки под несущие стены. В некоторых случаях бетонные блоки устанавливают на железобетонные подушки.

Сборные железобетонные блоки

Подушки монтируют вплотную друг к другу. Иногда в целях экономии подушки располагают с интервалом, но не на слабых грунтах. Стандартные железобетонные блоки способны выдерживать нагрузки от многоэтажных домов. Поэтому опора малоэтажных зданий из одного ряда блоков в высоту будет очень надёжным и прочным.

При устройстве подвала, гаража блоки монтируются в несколько рядов, создавая собой стены подземного помещения.

Скрепляют сборные блоки между собой цементным раствором с укладкой арматурной сетки.

Важно помнить что если на строительном участке находятся грунты со слабой несущей способностью, прерывистое расположение подушек неприемлемо.

Монолитный железобетонный ленточный фундамент

На формирование монолитного фундамента влияют три фактора:

• Пучинистость грунта;
• Несущая способность основания;
• Глубина промерзания грунта.

От степени пучинистости почвы зависит глубина фундамента. Если по данным вертикальной съёмки грунтовое основание находится в сухом состоянии, то целесообразно устраивать мелкозаглублённое основание. В противном случае основание дома нужно устраивать на глубине залегания более плотного грунта.

Рассчитывая ленточное монолитное основание дома, определают марку бетона, класс арматуры, площадь опоры строения и его габариты.

Ширина ленты монолита должна быть больше ширины стены на 10 см.

Для оснований малоэтажных зданий применяют бетон марки 250 и марки 300.

Для всех ленточных фундаментов малоэтажных зданий применяют арматуру класса А 3.

Для создания армокаркаса монолитного основания для малоэтажных домов в опалубке располагают два параллельных ряда из вертикальных прутьев ребристого сечения с шагом 15 – 20 см. Поперечные отрезки гладкой арматуры фиксируют вязальной проволокой с вертикальными прутьями. Такая схема армирования обеспечит достаточную прочность ленточного монолитного фундамента дома.

Бутобетонный монолитный фундамент

Ленточное основание из бутовых камней

Монолитный фундамент дома из бутобетона по своей прочности не уступает ленточному железобетону. Возводят монолит из бутовых камней крупного размера – 30 см. и больше.

Чем плотней будут прилегать бутовые камни друг к другу, тем меньше потребуется бетонной смеси для их скрепления. Формируют бутовое основание по такому же принципу, что и монолитный железобетонный фундамент.

Заключение

Правильно выполненная опалубка, качественное бетонирование, тщательная гидроизоляция и армирование является гарантией прочности фундамента.

В интернете существует множество калькуляторов по расчёту прочности фундаментов различного вида. Достаточно ввести данные о материалах, конструкциях, качественной характеристике грунта и прочие показатели, чтобы получить точный расчёт прочности проектируемого фундамента.

Как производить расчёт ленточного фундамента

Прежде чем сооружать любой дом или здание, нужно заложить фундамент. А его закладке предшествует точный расчёт. От того, насколько точно рассчитан фундамент, зависят и затраты на его монтаж и, самое главное, прочность конструкции в итоге. По этой причине важно всё рассчитать на первом этапе. Обращаясь в нашу компанию, вы можете быть уверены, что не только получите качественный результат, но и сэкономите.

Хотя фундамент – это первое, что нужно возвести в рамках строительства, но расчет ленточного фундамента осуществляется после того, как были рассчитаны все другие составляющие здания. Для этого есть несколько оснований.
Расчёт фундамента нужно производить под здание конкретной площади и конфигурации. Знание площади и периметра необходимо, чтобы приступить к планированию укладки фундамента.

Большую роль играет материал, из которого будет построено здание. Если материал плотный и тяжёлый, например кирпич или шлакоблоки, то нагрузка на грунт весьма большая. В этом случае желательно использовать такие типы фундамента, которые способны выдерживать значительную нагрузку. Ленточный фундамент – один из ярких примеров конструкций, умеющих держать на себе большой вес.

Если планируется сделать подвал, погреб или подземный гараж, то фундамент должен залегать ещё глубже. Выбранная глубина подвального помещения увеличит глубину залегания фундамента на равную величину.

В обязательном порядке проводится анализ грунта, на котором будет держаться здание. Если грунт плотный либо вес здания небольшой, можно использовать мелкозаглубленный фундамент (с небольшой глубиной залегания). В противном случае придётся монтировать глубокозаглубленный фундамент, чтобы он опирался на плотные слои грунта, способные держать на себе здание.

Особенности ленточного фундамента

Такой фундамент представляет собой сплошную монолитную железобетонную полосу. Сегодня наиболее востребована такая технология, как сплошной ленточный фундамент, или монолитный.

Для его монтажа копается траншея, после необходимой тепло- и гидроизоляции в неё устанавливается металлическая арматура, после чего происходит заливка бетоном. Дорогостоящий, но очень надёжный способ.

Ленточный фундамент широко используется в частном строительстве, потому что не требует слишком больших затрат и использования специализированной техники. В основном это относится к технологии сборного фундамента, потому как заливку бетоном в идеале должны проводить специалисты. Только в этом случае можно быть уверенным, что нужный результат будет достигнут, а дом впоследствии не покосится, не осядет, не потребует экстренного ремонта.

Ошибки при монтаже ленточного фундамента

Чтобы не возникло проблем при строительстве и эксплуатации дома, расскажем, каких ошибок лучше не делать при расчёте и монтаже фундамента.

• Выбор длины и ширины железобетонной ленты без предварительного точного расчёта. Это может привести к недостаточной прочности фундамента.
• Заливка бетоном траншеи без теплоизоляции и гидроизоляции. Уменьшает срок эксплуатации дома, приводит к проблемам в зимнее время.
• Неумелая закладка коммуникаций в бетонную ленту так же нежелательна, как и отсутствие такой закладки. Подобные операции должны выполнять специалисты.

Обращаясь к нам, вы исключаете любые проблемы и задержки при укладке ленточного фундамента. Мы сделаем всё не только качественно, но и быстро!

Уравнения несущей способности для квадратных, прямоугольных и круглых ленточных фундаментов

Anre A
10 марта 2022 г.

Terzaghi (1943) разработал уравнение рациональной несущей способности для ленточного фундамента, предполагая разрушение несущей способности фундамента в режиме общего сдвига. Уравнение пеленга Терцаги определяется как:

q _u  = CN _c  + γ ₁ D _f N _q  + 0,5Bγ ₂ N _γ

• q _u = Предельная несущая способность грунта

9003 7 C= сцепление

• γ ₁ ,γ ₂ = удельный вес грунта над и ниже уровня основания
• N _c ,N _q ,N _γ = коэффициенты несущей способности, которые являются функцией угла трения
• Df = глубина фундамента ниже уровня земли
• B = ширина или диаметр фундамента
• L= длина фундамента

9007 2

Уравнение несущей способности для квадратных, прямоугольных и круглых фундаментов — общее разрушение при сдвиге

Terzaghi изменил приведенное выше уравнение несущей способности, введя коэффициенты формы для различных форм фундамента. Затем для

1. Квадратный фундамент

q _u  = 1,3CN _c  + γD _f N _q  + 0,4BγN _γ

2. Круглые фундаменты

q _u  = 1,3CN _c  + γD _f N _q  + 0,3BγN _γ

90 030

3. Прямоугольные фундаменты

Уравнение несущей способности для квадратных, прямоугольных , и круглые фундаменты — местное разрушение при сдвиге

Вышеупомянутые уравнения были получены из предположений общего разрушения при сдвиге. Когда вступает в действие местное разрушение при сдвиге, параметры сдвига в уравнениях, т. е. с и ф, уменьшаются до нижнего предела. Здесь e вместо c используется Ĉ = 0,67c; а вместо Ф используем ቔ = 0,67tanФ;

Значения N _c , N _q и N _γ также изменяются на уменьшенные значения которые получены из коэффициентов несущей способности Терцаги для общего графика разрушения при сдвиге, где должны быть определены коэффициенты несущей способности, соответствующие приведенному Ф, т.  е. 0,67tanФ.

Тогда несущая способность для:

1. Ленточный фундамент

2. Квадратный фундамент 900 84

3. Круглый фундамент

4. Прямоугольный фундамент

Предельная несущая способность для несвязных и связных грунтов

Для несвязного грунта коэффициент сцепления с = 0; Если с =0; коэффициент несущей способности Nc = 0; Тогда уравнения для qu можно изменить соответствующим образом.

Если грунт связный, то угол сопротивления трения, Ф = 0; тогда коэффициенты несущей способности из графика выше, Nγ = 0; Nq= 1; и Nc = 5,7; На основании чего определяется уравнение Цюй.

Читайте также: Виброфлотация – технология улучшения грунта

Фундамент
Геотехническое проектирование

Анализ и проектирование фундаментов железобетонных стен на основе ACI 318-19

🕑 Время чтения: 1 минута

318M-19: Строительные нормы и правила, требования к бетону и комментарии Проект фундамента стены, который также называется полосой фундамент, основан на принципах действия луча с небольшими изменениями.

Фундамент стен должен быть спроектирован таким образом, чтобы надежно поддерживать несущие или ненесущие стены, а также передавать и распределять нагрузки на грунт таким образом, чтобы не превышалась несущая способность грунта. В дополнение к предотвращению чрезмерной осадки и вращения и обеспечению достаточной безопасности от скольжения и опрокидывания.

Фундамент стены проходит вдоль стены. Размер основания и толщина стены фундамента определяются исходя из типа грунта на площадке и условий нагрузки. Площадь армирования и распределение осуществляется исходя из требований ACI 319-19 (Требования строительных норм и правил для конструкционного бетона.

Состав:

• Расчет фундамента стены
• Размер фундамента
• Глубина фундамента
• Расчет площади армирования
  • Основная арматура
  • Минимальное армирование
  • Расстояние между стержнями/ размещение
• Прочность бетона на сдвиг
• Краткое изложение процедуры проектирования

Анализ фундамента стены

Простые принципы действия балки применимы к фундаменту стены с небольшими изменениями На рис. 1 показан фундамент стены с действующими на него силами. Если бы изгибающие моменты вычислялись по этим силам, то было бы обнаружено, что максимальный момент приходится на середину ширины.0003

На самом деле очень большая жесткость стены изменяет эту ситуацию, достаточно вычислить момент на торце секции стены 1-1. Трещины напряжения образовались под лицевой стороной стены, а не посередине.

Рис. 1: Критические сечения для момента и поперечной силы в фундаменте стены

Для фундаментов, поддерживающих каменные стены, максимальный момент вычисляется посередине между серединой и лицевой стороной стены, поскольку кладка менее жесткая, чем бетон. Максимальный изгибающий момент (Mu) в фундаментах под бетонными стенами рассчитывается по уравнению 1.9.0003

Где:

qu: предельная несущая способность грунта под фундаментом стены, которая равна предельной распределенной нагрузке, деленной на требуемую площадь фундамента.

b: ширина основания стены.

а: ширина стены, опирающейся на фундамент стены.

Вертикальную поперечную силу (Vu) можно рассчитать на участке 2-2, расположенном на расстоянии d от поверхности стены. Уравнение 2 можно использовать для расчета поперечной силы. Расчет длины развертки основан на участке максимального момента (участок 1-1).

Где:

d: расстояние между поверхностью стены и местом приложения вертикальной поперечной силы, равное эффективной глубине секции фундамента стены.

Размер фундамента

Размеры фундамента определяются для нефакторизованных нагрузок и эффективного давления грунта (qe), которое вычисляется из допустимого опорного давления (qa). Причина использования нефакторизованных нагрузок заключается в том, что при расчете фундамента безопасность обеспечивается общими коэффициентами безопасности.

Допустимое опорное давление устанавливается по принципу механики грунтов, на основании нагрузочных испытаний и других экспериментальных определений. Допустимое опорное давление при эксплуатационных нагрузках рассчитывается с использованием коэффициента безопасности от 2,5 до 3. Этот коэффициент безопасности предотвращает превышение несущей способности грунта и удерживает его осадку в допустимых пределах. 9.

L: динамическая нагрузка на фундамент.

qe: эффективное опорное давление, равное допустимой несущей способности (вес насыпи + вес бетона)

Если присутствуют другие нагрузки, такие как ветровые и сейсмические нагрузки, то следует также использовать уравнение 4 для расчета площади фундамента. . Наибольшее значение этих двух уравнений считается площадью основания.

Где:

w: равно 1,3, если ветровая нагрузка рассчитывается на основе ASCE, в противном случае она была бы равна 1.

W: ветровая нагрузка

E: сейсмические силы необходимая площадь. Длина фундамента принимается равной 1 метру.

Глубина фундамента

Согласно ACI 318-19, раздел 13.3.1.2, общая глубина фундамента должна выбираться такой, чтобы эффективная глубина нижней арматуры составляла не менее 150 мм.

В наклонных, ступенчатых или конических фундаментах глубина и расположение ступеней или угол наклона должны быть такими, чтобы проектные требования удовлетворялись на каждом участке.

Расчет площади армирования

Основное армирование

Площадь основного армирования вычисляется с использованием следующего выражения.

Где:

As: площадь основной арматуры

Mu: предельный момент, взятый из уравнения 1.

Phi: коэффициент снижения прочности, равный 0,9.

fy: предел текучести стали.

d: эффективная глубина, взять защитный слой бетона 75 мм.

а: глубина прямоугольного блока напряжения.

В уравнении 5 предполагается глубина прямоугольного блока напряжения. Затем методом проб и ошибок вычисляется площадь стали. Рекомендуются три попытки, и рекомендуется взять (0,2 x глубина основания) в качестве первой попытки для a.

Минимальная арматура

Минимальная арматура рассчитывается с использованием следующих выражений:

Для стали марки менее 420:

Для стали марки 420:

Где:

b: ширина фундамента

h: глубина фундамента

Площадь распределенной арматуры равно значению уравнения 7. Итак, это значение распределенной арматуры для фундамента стены.

Расстояние между стержнями/размещение

Площадь армирования, рассчитанная по уравнению 5, делится на площадь одного стержня (Ab) для оценки количества стержней (n). Затем площадь площади стержней, используемая для расчета расстояния между основной арматурой, с использованием следующего выражения

Расстояние между основными стержнями:

Расстояние между распределенными стержнями:

Количество распределенных стержней равно площади стали из уравнения 7, деленной на площадь одного стержня, используемого для распределенной арматуры. Затем расстояние вычисляется путем деления ширины фундамента на количество распределенных стержней.

Максимальное расстояние:

Максимальное расстояние равно 3 часам или 450 мм. поэтому расстояние между стальными стержнями не должно превышать это значение.

Прочность бетона на сдвиг

Расчетная прочность бетона на сдвиг должна быть равна или больше предельной силы сдвига, рассчитанной по уравнению 2, в противном случае необходимо увеличить глубину основания.