Расчет нагрузки на грунт: Допустимая нагрузка на почву от фундамента в местах основания столбов

Нагрузка на грунт. Определяем несущую способность разных грунтов.

Карта сайта

Показатель несущей способности видов грунта показывает собой характеристику, для правильного выполнения строительства. Она характеризует собой нагрузку, которую может выдержать грунт на единицу площади. Она измеряется в т/м² или кг/см².

В таблице показаны показатели несущей способности, кг/см².

* Таблица адаптирована с упрощением из СНиП 2.02.01-83. Приложение №3.

При увеличении влажности почвы, несущая способность грунта уменьшается в значительной степени. Наиболее устойчивые к влажности в этом отношении являются пески, однако стоит учитывать, что это выполняется только на крупных и среднекрупных песках.

Максимальная нагрузка на грунт может определяться не только геологами, но и вами самостоятельно. При самостоятельном исследовании есть возможность определить виды грунта и самостоятельно. Для этого можно воспользоваться буром или лопатой и выкопать яму в глубину порядка двух метров, что будет соответствовать условиях Подмосковья ниже глубины промерзания и этого достаточно.

Если выполнять эти работы летом, то сразу можно определить есть вода или нет на этом уровне, это весьма важно.

Рассматривая грунт можно визуально определить наличие песка, глины и их примесей. От этого зависит несущая способность, поэтому этот момент очень важен.

Почвы как супеси имеют в своем составе немного больше глины, однако ее количество не превышает 10 процентов от объема. При высыхании она крошится, однако обладает достаточной вязкостью, чтобы из нее можно было слепить шарик.

Суглинки имеют больший процент, который составляет примерно 10-30 процентов от объема. Вследствие чего этот грунт более пластичен, слепленный из такого состава шарик обладает пластичностью, но все же трескается по краям, если его сплющить.

Глина самая пластичная, слепленный из нее шар и раздавленный, не трескается по краям.

Плотность грунта постоянно меняется и не постоянен в зависимости от глубины залегания.

Глубоко залегаемый слой считается довольно плотным и нагрузка на грунт, которую он может выдержать довольно высока, это связано с тем, что поверхностные слои (плодородный слой и т. д.) давят с довольно существенной силой вниз.

Если извлечь грунт при бурении, то на поверхности плотность его теряется и он становиться рыхлым, поэтому плотность необходимо замерять непосредственно на той глубине, на которой планируется возводить фундамент. Можно взять, расчет небольшие допущения и рассчитывая, несущую способность, принять, что на глубине 0,8 и ниже плотный грунт, на результате расчета это принципиально не отразится.

Хочется заметить, что те, кто не проводят анализ грунта, хотя бы на глаз, весьма рискуют, это приводит к существенным ошибкам в строительстве, которые могут открыться только в период эксплуатации здания.

Для дачного строительства в расчетах можно применить более приблизительные, данные. Как правило, несущую нагрузку на грунт считают равной 2 кг/см².

Вернуться на Главную страницу.

Расчет нагрузки на фундамент и грунт

При проектировании фундаментов для любых типов зданий учитываются все влияющие на правильную их работу условия. Принимают во внимание инженерно-геологические особенности участка строительства, конструкцию здания, влияние окружающей среды. Основная задача – обеспечить прочность и пригодность готового фундамента к длительной эксплуатации. Неправильный расчет становится причиной осадок, разрушения и появления трещин на фундаменте и самом здании. Рассмотрим подробнее как рассчитать нагрузку на фундамент, и что учитывают при расчете.

Принципы расчета фундаментов и типы нагрузок

Расчет фундамента включает в себя выбор типа и геометрических характеристик в зависимости от всех влияющих на работу конструкции факторов. Также определяют несущую способность грунта в привязке к весу дома. В первую очередь важно провести расчет нагрузки на фундамент. Она зависит от веса дома и некоторых других воздействий.

В общем, все воздействия на фундамент классифицируются по времени действия на:

• постоянные;
• временные.

Временные также разделяют на кратковременные, длительные и особые.

К постоянным относят собственный вес строительных конструкций, давление грунтовых масс на фундамент. Эти воздействия начинаются непосредственно с начала строительства и продолжаются весь срок эксплуатации строения.

Временные нагрузки воздействуют в некоторые периоды при возведении или эксплуатации здания. К ним относят:

• длительные – вес оборудования, мебели, материалов;
• кратковременные – транспортные нагрузки, снег, ветер.

При расчете все воздействия суммируются и распределяются на общую длину фундамента или количество свай.

Постоянные нагрузки

Постоянные нагрузки от конструкций рассчитывают с использованием таблиц, каталогов и паспортных данных в которых указывается масса или плотность конкретного элемента. В таблице рассмотрим плотности часто используемых строительных материалов.

Название материала	Плотность, кг/м3
Кладка из кирпича: полнотелого	1800
Силикатного	1900
Пустотелого	1300–1400
Бетоны: тяжелый	2200–2500
Ячеистый	400–1200
Асфальтобетон	2000–2200
Железобетон: на тяжелом бетоне	2500
Керамзитобетон	1600–1800
Шлакобетон	900–1200
Теплоизоляторы: Керамзит	500–900
Вата минеральная	200
Пенопласт	15–100
Плиты из минеральной ваты	300–500

 

Некоторые материалы рассчитывают исходя из их площади, а не плотности.

Название материала	Масса 1 м2
Плиты перекрытия ж/б: Ребристые длиной 6 м	170
Ребристые длиной 12 м	220
Пустотные	250
Кровельные и изоляционные материалы: Черепица	50
Рубероид	1,7
Асбестоцементные листы усиленного профиля	22
Покрытия пола: Ковры	6,0
Паркет штучный	10
ДСП 16 мм	4,8
Линолеум 3 мм	4

 

К примеру, 1 м2 кирпичной стены из полнотелого кирпича толщиной 380 мм обшитой пенопластом ПСБ-25 толщиной 10 см будет обладать таким весом: 0,38×1800 + 0,1×25 = 304+2,5=303,5 кг. Зная это значение высчитывают вес всех стен и перегородок в здании. Также собирают нагрузку от собственного веса перекрытий и крыши.

К постоянным нагрузкам также относят и собственный вес самого фундамента. Его рассчитывают исходя из материала строительства и геометрических размеров. Ширина фундамента выбирается исходя из толщины стен, но не менее 300 мм. Высота (глубина заложения) в большинстве случаев зависит от глубины промерзания. Для Московской области, к примеру, она составляет около 1,8 м. То есть, с учетом просвета над грунтом, это около 2 м. Если проектируется ленточный фундамент шириной 400 мм и высотой 2 м из бетонных блоков, то вес 1 м будет составлять 0,4× 2×2500=2000 кг. Если общая длина фундамента 50 м, то он создает общую нагрузку на грунт в 100 000 кг.

Обязательно используют коэффициенты надежности, которые составляют:

• для металлоконструкций – 1,05;
• бетонных материалов плотностью выше 1600 кг/м3, деревянных, армокаменных, каменных и железобетонных конструкций – 1,1;
• бетонных плотностью меньше или равной 1600 кг/м3, выравнивающих слоев, засыпок, стяжек, отделочных слоев, выполненных на заводе – 1,2;
• то же самое, но выполненных на строительной площадке – 1,3.

С учетом этого коэффициента фундамент, запроектированный выше, будет обладать общим весом в 100 000 × 1,1 = 110 000 кг.

Временные нагрузки

О снеге, который также относится к временным нагрузкам поговорим ниже отдельно. Другие временные воздействия на фундамент необходимо учитывать при проектировании. Их значения берутся из нормативных документов. Нет необходимости высчитывать вес каждого предмета мебели и распределять его по площади. Для жилых зданий в среднем можно принимать 150 кг/м2 равномерно распределенной нагрузки. Для чердаков принимают 70 кг/м2. Также учитывают коэффициенты надежности равный 1,3. То есть для дома в 150 м2 с чердаком в 20 м2 общее значение составляет 26000·1,3 = 33800 кг

Снеговые нагрузки

Снежный покров, который собирается на кровле в холодный период года, необходимо учитывать при расчете нагрузки на грунт. Количество снега в регионах отличается. Для проектирования используют нормативные значения веса снегового покрова, взятые из строительных правил.

В СНиП территория разделена на снеговые районы и указана нормативная нагрузка в них:

• I – 80 кг/м2;
• II – 120 кг/м2;
• III – 180 кг/м2;
• IV – 240 кг/м2;
• V – 320 кг/м2;
• VI – 400 кг/м2;
• VII – 480 кг/м2;
• VIII – 560 кг/м2.

Расположение районов лучше смотреть на карте в нормативных документах. В общем, для европейской части южные регионы относят к I–II району (громе горной части, которая принадлежит VIII району), центральные области (в том числе Москва и Санкт-Петербург) к III, Тверь, Нижний Новгород, Казань к IV, север к V снеговому району.

Кроме этого учитывают и конструкцию крыши, ее уклон. Для этого применяют коэффициент перехода μ (мю). Он составляет:

• при уклоне до 30° μ=1;
• 30–60° μ=0,7:
• круче 60° – μ=0.

Имея все значения – площадь крыши, нормативные значения веса снежного покрова, уклон – высчитывают максимальную нагрузку на фундамент от снега: S=Sнорм · μ. При площади крыши 30 м2 с уклоном 30° в Москве общее значение будет: S=180×1×30 = 5400 кг.

Распределение веса на грунт

После сбора всех нагрузок от здания их необходимо суммировать для определения общего веса строения. Это лучше делать в табличном виде, отдельно записав вес покрытия, перекрытий, временных нагрузок, нагрузку от снега и стен. При проектировании дома важно добиться более равномерного распределения нагрузку на фундамент, иначе возможны просадки грунта.

Каждый грунт способен принять определенное воздействие. Оно зависит от его механических характеристик и состава. В среднем, приблизительный расчет ведут исходя из значения 2 кг/см2. Например рассмотрим такую ситуацию: общий вес дома с фундаментом – 150 000 кг. Фундамент ленточный длиной 40 м и шириной 40 см. Площадь опоры — 40×4000= 160000 см2. То есть нагрузка на грунт составит 150 000/160 000 = 0,94 кг/см2. Фундамент полностью удовлетворяет требованиям. Даже, при необходимости, возможно уменьшить его ширину до 30 см.

Распределение нагрузки на столбчатый фундамент проводится таким же образом. Этот же дом, весом 150 000 кг на 16 столбах сечением 40×40 см создаст нагрузку в 150 000/25600=5,9 кг/см2, что недопустимо. Требуется изменение типа фундамента, увеличение количества столбов или замена материалов на более легкие.

Конечно, есть и слабые грунты, несущая способность которых меньше средней. Это нужно учитывать и не пренебрегать инженерно-геологическими изысканиями на строительном участке.

Нагрузка на свайный фундамент рассчитывается исходя из количества свай. Каждый стержень в определенных условиях способен воспринять определенную нагрузку и передать ее грунту. Ее значения определяются типом свай и видом грунта. Висячие сваи передают нагрузку боковыми поверхностями с использованием силы трения. Стоячие – опираются на скальные породы, и способны воспринимать большие нагрузки. При покупке готовых свай у производителя обязательно узнают их несущую способность.

Определение допустимой несущей способности грунта проводят и лабораторными испытаниями во время инженерно-геологических изысканий.

Расчёт нагрузки на фундамент

В данной статье мы рассмотрим особенности расчета нагрузки на фундамент дома. Вы узнаете, зачем необходимо осуществлять данные расчеты и как сделать их самостоятельно. Будет детально изучена технология определения несущей способности грунта, вычисления массы здания и силы снеговых и ветровых воздействий, а также продемонстрирована последовательность таких расчетов на практике.
Нагрузка на фундамент — это допустимые цифровые значения, обозначающие несущую способность. Проведение точных расчётов сопряжено с выполнением геологических исследований и определением степени рыхлости грунта и насыщения его влагой.

Зачем проводятся расчёты нагрузки на фундамент

Расчет нагрузки, которую будет переносить фундамент в процессе эксплуатации, является ключевым этапом проектирования любого основания. Исходя из данных расчетов определяются необходимые несущие характеристики будущего фундамента, его типоразмер и опорная площадь.

Определяемые нагрузки веса здания, снегового и ветрового воздействия, а также эксплуатационного давления, также сопоставляются с несущей способностью грунта на строительной площадке, поскольку несущая способность почвы, в некоторых случаях, может быть меньшей, чем несущие свойства самого фундамента.

Рис: Возможный результат неправильного расчета нагрузок на фундамент дома
Ответственное отношение к проведению данных расчетов гарантирует, что фундамент под конкретное здание будет подобран правильно. В противном случае, вы рискуете построить дом на слишком слабом фундаменте, что приведет к его разрушению и деформации, либо обустроить фундамент с недостаточной опорной площадью, который под весом здания просто осядет в грунт. Важно: определение нагрузок на фундамент и сопоставление их с несущей способностью грунта лучше всего доверить профессиональным проектировочным организациям, которые выполнят все расчеты согласно строительных норм. В случае, если вы решились сделать это самостоятельно, крайне важно досконально изучить методику проведения данных расчетов.

Общие правила проведения расчёта нагрузки на фундамент

Определяется нагрузка посредством использования переменных и постоянных величин:

• масса здания;
• вес основания;
• снеговые нагрузки на кровлю;
• ветряное давление на здание.

Общая масса здания вычисляется при сложении веса стен с перекрытиями, дверей с окнами, стропильной системы и кровли, а также крепежей, сантехники, декоративных элементов и количества людей, которые будут единовременно проживать в доме.

Расчёт нагрузки на ленточный фундамент

Определение нагрузки на ленточное основание начинается с подсчёта массы самой ленты, для чего используется следующая формула:

Pфл= V × q.

Расшифровка формулы:

V – объём стен;
q – плотность материала основания.

Необходимо произвести суммирование всех типов давления на фундамент, для чего можно воспользоваться следующей формулой: (Pд+Pфл+ Pсн+Pв)/ Sф.

Внимание! Важно, чтобы результат вычислений, выражающийся в удельной нагрузке, был меньше допустимых значений сопротивления почвы. Разница должна составлять порядка 25%, что необходимо для компенсации неточностей.

Получение точных сведений, возможно при учёте видов стен, надо определить, какие из них несущие и выполняют функцию удержания перекрытий, лестничных пролётов, стропил. Выявляются самонесущие стены, выполняющие функцию поддержания исключительно собственной массы. Исходя из этих данных, определяют под какую сторону закладывать стены определённой ширины, с обязательной проверкой допустимых значений.

Расчёты нагрузки в программе «APM Civil Engineering»

Расчёт нагрузки на столбчатый фундамент

Определение нагрузки на фундамент столбчатого типа, осуществляется по одной формуле. Здесь надо учитывать, что воздействие здания будет распределяться между всеми существующими опорами. Требуется умножить площадь сечения столба (Sс) на высоту (H). Результатом вычисления станет получение объёма, который следует перемножить с плотностью материала, используемого для возведения фундамента (q)и общим числом столбиков, заглубляемых в почву.

• Вычисления будут проводиться по следующей формуле: Pфc= Sс× H× q×N.
• Определить суммарное сечение, можно по следующей формуле: Sсо= Sс × N.

Вычислить величину нагрузки на сваи, можно разделив массу дома на его опорную площадь, что будет выглядеть следующим образом: P/Sсо.

Важно! Если при проведении расчётов выясняется, что грунтовое давление превышает допустимые значения, то следует изменить используемые параметры и прибегнуть к расширению опорной площади. Требуется увеличить число опор и сделать их большего диаметра, что поможет получить основание с нужными параметрами.

 

Расчёт нагрузки на свайный фундамент

Особенностью расчёта свайного основания, является необходимость выявления массы здания (P), которая делится на количество опор. Внимание! Требуется подбирать сваи с нужными показателями длины и необходимыми прочностными характеристикам, принимая во внимание геологические характеристики грунта. Так как в процессе эксплуатации свайный фундамент несет те же нагрузки, что и остальные виды фундамента — от массы здания, полезного давления, снежного покрова и ветра.

Рассчитывать нагрузку на свайный фундамент необходимо для того, чтобы в дальнейшем при проектировании ее можно было сопоставить с максимально допустимой нагрузкой на грунт строительной площадки, и при необходимости увеличить число свай либо сечение используемых опор

Чтобы сопоставить допустимые нагрузки на свайный фундамент и грунт необходимо выполнить следующие расчеты:

• Определить вес здания и все сопутствующие нагрузки, просуммировать их и умножить на коэффициент запаса надежности;
• Определить опорную площадь одной сваи по формуле: «r2 * 3.14» (r- радиус сваи, 3,14 — константа), после чего вычислить общую опорную площадь основания, умножив полученную величину на количество свай в фундаменте;
• Рассчитать фактическую нагрузку на 1 см2 грунта: массу здания разделяем на опорную площадь фундамента;
• Полученную нагрузку сопоставить с нормативной допустимой нагрузкой на грунт.

Для примера: дом массой 95 тонн. (с учетом снеговых и ветровых нагрузок) строится на фундаменте из 50 буронабивных свай, общая опорная площадь которых составляет 35325 см2. Грунт на участке представлен твердыми глинистыми породами, которые выдерживают нагрузку в 3 кг/см2.

• Фактическая нагрузка на грунт: 95000/35325 = 2,69 кг/см2.

Как показывают расчеты, нагрузки от здания, передаваемые фундаментов на грунт, позволяют реализовывать данный проект в конкретных грунтовых условиях.

Важно! Если бы нагрузки были больше допустимых, потребовалось бы увеличить опорную площадь фундамента, увеличив количество свай либо их сечение.

 

Порядок проведения вычислений и расчётов

Независимо от типа основания, расчёты производятся в следующей последовательности:

• Необходимо выяснить параметры, касающиеся единицы длины опоры, помимо нагрузок от веса самого строения, которые состоят из массы стен, перекрытий и кровли, также определяется эксплуатационное давление, нагрузки от снегового покрова и ветровые нагрузки;
• Расчет массы фундамента. Основание дома также будет оказывать нагрузку на почву, которую необходимо высчитать и добавить к нагрузкам от массы здания. Чтобы сделать это, нужно исходя из габаритов (высоты, ширины и периметра) определить объем основания, и умножить его на объемную плотность бетона (массу одного кубометра).
• Расчет несущих характеристик почвы — для этого нужно определить тип грунта, и в соответствии с нормативными таблицами вычислить допустимую нагрузку на 1 кв.см. почвы.
• Cверка полученных данных с сопротивлением почвы – если возникает необходимость, то осуществляется корректировка площади опоры, например, в случае с ленточным основанием, увеличивается его толщина. При обустройстве свайных или столбчатых оснований необходимо увеличить количество опор в фундаменте либо площадь их сечения;
• Измерение фундамента – определение размеров;
• Вычисление толщины подушки из песка, формируемой непосредственно под подошвой. Уплотняющая подсыпка из песка и гравия необходима для предотвращения усадки почвы под массой здания и для минимизации вертикальных сил пучения. В нормальных условиях ее толщина составляет 20 см (10 см песка и 10 см гравия), однако при строительстве тяжелых домов в пучинистом грунте она может быть увеличена до 50 см.

Необходимо учесть, что приведённые формулы расчёта нагрузки, будут актуальны исключительно в сфере малоэтажного строительства, то есть при возведении объектов высотой до 3-х этажей. Схема является упрощённой, так как учитывает только удельное сопротивление грунта, при необходимости прогнозирования сдвига грунтовых слоёв, следует обратиться за помощью к профессионалам. Желательно проводить расчёты дважды, чтобы наверняка определить нужные параметры, так как от этого зависит устойчивость здания.

Собираем показатели грунта

При проектировании фундамента необходимо проводить геодезический анализ грунта на строительной площадке, который позволяет определить три важных показателя — тип почвы, глубину ее промерзания и уровень расположения грунтовых вод.

Исходя из типа грунта вычисляется его несущая характеристика, которая используется при расчете опорной площади основания. Глубина промерзания почвы определяет уровень заглубления фундамента — при строительстве в условиях пучинистых грунтов фундамент необходимо закладывать ниже промерзающего пласта земли. На основании данных о грунтовых водах определяется необходимость обустройства дренажной системы и гидроизоляции фундамента.

Важно: вышеуказанные показатели грунта вы можете собрать самостоятельно, для этого вам потребуется лишь ручной бур и рулетка.

Рис: Структура грунтов на территории Московской области
Для сбора показателей необходимо с помощью ручного бура по периметру площадки под застройку сделать несколько скважин глубиной 2-2.5 м. Одна скважина должна располагаться в центре участка, еще две — в центральных частях боковых контуров предполагаемого фундамента. Необходимость бурения нескольких скважин обуславливается тем, что на разных участках площадки может наблюдаться отличающийся уровень грунтовых вод.

В первую очередь нужно определить тип почвы: в процессе бурения возьмите изымаемый из скважины грунт (с глубины 2-ух меров) и скатайте его в плотный цилиндр, толщиной 1-2 сантиметра. Затем попытайтесь согнуть цилиндр.

• Если почва рыхлая и цилиндр из нее сформировать невозможно (она попросту рассыпается), вы имеете дело с песчаным грунтом;
• Цилиндр скатывается, но при этом он покрыт трещинами и разламывается при сгибающем воздействии, значит грунт на участке представлен супесями;
• Цилиндр плотный, но при сгибании ломается — легкий суглинок;
• Грунт хорошо скатывается, но при сгибании покрывается трещинами — тяжелый суглинок с большим содержанием глины;
• Почва легко скатывается, не трескается и не ломается при сгибании — глинистый грунт.

Далее необходимо определить показатель уровня грунтовых вод. Оставьте пробуренные скважины на ночь, чтобы они заполнились водой. На следующее утро возьмите деревянную рейку двухметровой длины и обмотайте ее бумагой, опустите рейку в скважину. По мокрому участку определите, на каком расстоянии от поверхности скважины расположена вода.

Рис: Пробная скважина для определения уровня грунтовых вод
Важно: определить фактический уровень промерзания почвы в домашних условиях невозможно. Для этого необходимо специализированное оборудование, при этом сам анализ выполняется на протяжении длительного времени наблюдения за конкретным участком.

Предлагаем вашему вниманию карту расчетной глубины промерзания почвы в разных регионах России, которую нужно использовать при самостоятельном проектировании фундамента.

Рис: Границы промерзания грунтов в разных регионах России

Определяем несущую способность грунта

Ориентировочную несущую способность грунта можно определить на основе проделанных ранее изысканий. Зная тип грунт на участке под застройку сопоставьте его с данными в нижеприведенной таблице.

Тип почвы	Несущая способность (расчетное сопротивление)	Тип почвы	Несущая способность (расчетное сопротивление
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
Насыпной уплотненный грунт (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
Важно! Для последующих расчетов необходимо брать минимальный показатель несущей способности почвы, в таком случае вы обеспечите запас дополнительного сопротивления грунта весу здания

Расчёт нагрузки с учётом площади и региона дома

Все нагрузки на фундамент состоят из двух величин — постоянных и переменных. К постоянным нагрузкам относится вес самого здания, к переменным — сила давления снегового покрова и ветра, величина которой зависит от региона, где ведется строительство.

Зная площадь дома и нормативный вес материалов, из которого он будет возводиться, можно рассчитать ориентировочную нагрузку на фундамент, исходящую от массы строения.

Для проведения расчетов воспользуйтесь следующими справочными таблицами:

Таблица 2: Расчетный вес стен

Таблица 3: Расчетный вес перекрытий
Таблица 4:  Расчетный вес кровли

Важно! Определив массу здания вам необходимо добавить к ней полезные нагрузки (вес людей, мебели), которые будет испытывать фундамент в процессе эксплуатации здания. Расчетная величина полезных нагрузок для жилищного строительства на каждый квадратный метр перекрытия составляет 100 кг.

Следующий этап расчетов — определение нагрузок от снегового покрова. Нормативная величина снеговой нагрузки различается в разных регионах России. Для расчета вам необходимо умножить площадь кровли здания на вес 1 м2 снега и коэффициент уклона крыши.

Таблица 5: Нагрузка от снегового покрова на фундамент здания
Осталось лишь рассчитать ветровую нагрузку на здание. Делается это по формуле:

• площадь здания * (N +15*высота здания); где N — расчетная ветровая нагрузка для разных регионов России, которую вы можете увидеть на нижеприведенной карте.

Рис: Карта ветровых нагрузок в разных регионах России

Важно! Определив все постоянные и переменные нагрузки вам необходимо их просуммировать, так вы получите совокупную нагрузку на фундамент здания. Для дальнейших расчетов ее необходимо умножить на коэффициент запаса надежности 1,5.

Наши услуги

Компания Установка Свай» занимается погружением железобетонных свай — забивка свай, лидерным бурением и поставкой свай для сооружения свайного фундамента. Если Вас интересует проведение работ, связанных с проектировкой, гео разведкой, либо возведение свайного фундамента, воспользуйтесь формой внизу сайта.

Полезные материалы

Несущая способность грунта

Такое свойство грунта как его несущая способность — это первоочередная информация, которую необходимо выяснить на подготовительном этапе строительства фундамента.

 

Испытания свай

При строительстве часто используют в качестве фундаментов сваи. Но прежде чем вводить такие элементы в работу, должна быть проведена проверка их на прочность.

 

Несущая способность свай

Несущая способность свайных конструкций – это определение величины нагрузки, которую она способная воспринимать с учётом деформации грунта под её основанием.

 

 

Как рассчитать нагрузку на фундамент: советы по расчету

Как рассчитать нагрузку на фундамент, можно понять, изучив имеющиеся на многих строительных сайтах программы расчета. Чтобы использовать эти программы, необходимо выполнить сбор всех усилий, передаваемых со всего дома.

Расчет нагрузки на фундамент следует выполнять для выбора конструкции основания под здание, несущая способность которого позволит выдерживать вес всего сооружения и передать его на грунт. Правильно посчитанная нагрузка на фундамент обеспечит равномерные осадки здания и надежную службу постройки на весь период эксплуатации.

Исследование грунтов

От характеристик грунта зависит и выбор типа фундамента

В первую очередь на площадке строительства выполняются инженерно-геологические изыскания. В ходе этих работ изучают характеристики грунтов, которые будут воспринимать вес от здания. Также при выполнении этих изысканий определают глубину промерзания и наличие грунтовых вод на участке, выделенном под строительство.

Важными характеристиками, которые необходимо определить во время инженерно-геологических изысканий, являются прочность и несжимаемость грунтов. Также необходимо учитывать, что грунт бывает пучинистым и непучинистым. В первом случае обязательно фундамент должен быть спроектирован с установкой его подошвы ниже уровня промерзания.

Это позволит избежать выпирания грунта и давления его на фундамент.

Если под домом находятся скальные, обломочные или песчаные грунты, то заглубление фундамента ниже глубины промерзания не требуется. При залегании под зданием глины, супеси, суглинков и других материалов, которые могут в зимний период увеличиваться в объемах подошва обязательно должна находиться ниже глубина промерзания.

Ее можно определить для требуемого района по СНиП или другим нормативным документам.

Виды нагрузок на фундамент

Проектируя фундамент, рассчитайте постоянные и временные нагрузки

Нагрузка на фундамент — это расчет как постоянного, так и временного давления. Рассчитывать постоянные нагрузки необходимо с учетом используемого материала. Временные нагрузки определают по принадлежности тому или иному климатическому району в зависимости от того, где происходит строительство.

К постоянным величинам относятся нагрузки от:

• стен;
• перекрытий;
• кровли;
• мебели;
• оборудования.

Для правильного их определения необходимо предварительно назначить размеры дома, его этажность, определить конструктивные решения и применяемые на основании этих решений материалы.

К временным показателям относятся нагрузки, которые возникают периодично в зависимости от времени года или от погодных условий:

• снеговая нагрузка;
• ветровая нагрузка.

Расчет усилий передаваемых от стен

Нагрузки на стены зависят от количества этажей и планируемой высоты потолков

Для определения нагрузки от стен необходимо высчитать такие параметры, как количество этажей, их высота, размеры в плане.

То есть нужно знать длину, высоту и ширину всех стен в доме и путем перемножения этих данных определить общий объем стен, имеющихся в здании.

Далее объем здания умножают на удельный вес материала, используемого в качестве стен, согласно приведенной ниже таблице, и получают вес всех стен здания.

Затем вес здания делят на площадь опоры стен на фундамент. Перечисленные действия можно записать в следующем порядке:

1. Определяем площадь стен S=AxB, где S- площадь, A — ширина, В — высота.
2. Определяем объем стен V=SxT, где V-объем,S-площадь, T- толщина стен.
3. Определяем вес стен Q=Vxg, где Q-вес, V-объем, g — удельный вес материала стены.
4. Определяем удельную нагрузку,с которой стены здания давят на фундамент ( кг/м2) q=Q/s, где s-площадь опирания несущих конструкций на фундамент.

Материал стен	кПа	Кгс/м3
С использованием утеплителя на деревянном каркасе или на каркасе из легкого профиля, обшитого листовым материалом	3	300
Брус или бревно	6	600
Стены газобетонные	6	600
Шлакоблоки	12	1200
Ракушечник	15	1500
Пустотелый кирпич	14	1400
Полнотелый кирпич	18	1800

Расчет усилий, передаваемых от перекрытия

Перекрытия могут быть деревянными, монолитными, сборными из пустотных плит и металлическими. Расчет нагрузки на фундамент от перекрытий необходимо выполнить следующим образом: площадь перекрытия умножается на удельный вес материала,из которого оно изготовлено.

Удельный вес определяется по таблицам, имеющимся в СНиП и других нормативных документах, а также в документах, прилагаемых к материалам.

Нужно учитывать, что показатели веса одного кубического метра используемого материала могут отличаться в два раза, и больше. Так, например, вес одного кубического метра деревянного перекрытия, выполненного по деревянным балкам, составляет 100 кг, а такой же конструкции, но опирающейся на металлические балки — 200 кг. Вес 1 м3 пустотных железобетонных плит перекрытия будет равным 500 кг, а вес монолитного железобетонного перекрытия может быть равным от 1000 до 2500 кг.

Необходимо четко понимать, конструктивное решение, по которому будет выполнено перекрытие, и соответственно знать материалы, применяемые для выполнения этого решения.

Расчет усилий передаваемых от кровли

Кровля оказывает нагрузку на фундамент через опоры

Нагрузка от кровли перераспределяется на несущее основание через те конструкции, на которые кровля опирается. Для четырехскатной кровли их четыре, а двускатная кровля передает давление по двум несущим элементам.

Для определения значения давления кровли на несущее основание требуется отношение площади ее проекции к площади основания,на которое передается нагрузка от кровли, умножить на удельный вес кровельных материалов.

Удельный вес различных видов кровли, так же как и характеристики других материалов, можно найти в справочной или нормативной документации. Отличия веса используемого кровельного материала от аналогов не так значительны, как отличия веса материала, используемого для устройства перекрытий. Вес одного кубического метра кровельного материала составляет от 30 до 80 кг в зависимости от того, что используется: рубероид или керамическая черепица.

Расчет усилий, передаваемых от снега

Давление от снега передается на фундамент для дома вместе с давлением от кровли и через те же участки. Площадь крыши делится на рабочую площадь фундамента и умножается на удельную нагрузку от снега, которую определают по карте снеговых нагрузок в зависимости от региона строительства.

Эту карту можно найти в СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия» Приложение 5, карта 1.

Расчет усилий от внутренней отделки и полезной нагрузки

На данном этапе необходимо рассчитать вес всего материала, использованного при внутренней отделке помещений, и массулюдей, оборудования и мебели, а затем сумму этих значений разделить на площадь.

Расчет усилий, передаваемых от фундамента на грунт

Нагрузку фундамента на грунт можно определить, зная его размеры и удельную плотность материала, из которого он изготовлен. Удельная плотность материалов, применяемых при устройстве несущих конструкций, приведена в нормативных документах. О том, как рассчитать нагрузку на фундамент, смотрите в этом видео:

Порядок расчета следующий:

1. Определяется объем фундамента умножением его высоты на толщину и на длину.
2. Вычисляется масса умножением объема на плотность.
3. Давление на грунт определяется делением массы на площадь основания несущей конструкции.

Расчет общего давления на грунт

Целью всех этих расчетов является подтверждение того, что усилия, передаваемые от здания на 1 см основания, не превышают предельно допустимого сопротивления грунта. Это значение можно определить, зная виды грунтов, залегающих под проектируемым сооружением.

Для того, чтобы дом в будущем не осел и не деформировался необходимо правильно рассчитать давление конструкции на грунт

Под действием давления здания на грунт происходит его сжатие и неравномерное оседание всего дома. В результате этого процесса в несущих конструкциях дома происходят деформации и появляются трещины.

Для предотвращения этих негативных последствий необходимо на стадии предпроектной подготовки правильно подбирать материал, учитывая его удельный вес, и выполнять качественный расчет давления несущих строительных конструкций на грунт основания.

Для получения общей предельной нагрузки и определения возможности устройства дома принятой конструкции суммируются все результаты сбора нагрузок и определяется ее большее значение, которое будет на тех участках, где передается давление с кровли.

Это максимальное значение должно быть меньше условного расчетного сопротивления грунта, определенного по СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений».

Расчет фундамента. Оценка сжимаемости грунта. Доступно о сложном

О том как оценить сжимаемость грунта, рассчитать фундамент и даже выбрать правильные материалы для будущего дома.

Дмитрий Белкин

Автор: Дмитрий Белкин

Дорогие друзья!

Сегодня я хотел бы показать пример простых математических расчетов, которые очень могли бы пригодиться вам не только для расчета фундамента своего дома или сарая, но, также и для занимательного и веселого времяпровождения, особенно, если вы любите занимать свой пытливый и беспокойный ум расчетами в уме или на калькуляторе. Метод расчета фундамента, который приведен в этой статье, доступен абсолютно каждому.

Как и всегда, голые расчеты ничего не стоят без кропотливой и аккуратной проработки предметной области. Поэтому и в этой статье я не хотел бы эту предметную область обойти стороной. Кроме того, именно для анализа предметной области я и пишу эту статью. Собственно расчет фундаментов идет в качестве довеска к предметной области, как первый поцелуй двух школьников к двухчасовой прогулке на морозе.

Предварительные соображения (проработка предметной области)

Первое, что хотелось бы заметить, так это то, что я, на собственном дворе хожу по земле, и эта земля у меня под ногами не проваливается. Надеюсь, что и у вас такая же ситуация. Причем, если ситуация другая, что вполне может быть, то ничего страшного! Нужно просто будет приводимые расчеты скорректировать. Дальше, я думаю, будет понятно, как именно. Но я лично не проваливаюсь. От этого и будем отталкиваться.

Поскольку я на собственной земле стою и даже следов не оставляю, то из этого факта сразу следует вывод, что нагрузка, которую я оказываю на почву не достаточно велика для того, чтобы та деформировалась. Похоже, этот факт говорит о том, что почва у меня под ногами достаточно трудносжимаема для той нагрузки, которую я на нее оказываю.

Заметьте

Прозвучал очень важный термин, который используется при расчетах фундамента. Это термин «степень трудносжимаемости почвы».

А какую я оказываю нагрузку на почву? Сейчас посчитаем

Нагрузка на почву, оказываемая обычным человеком.

Для подсчета нагрузки нам надо посчитать площадь наших стоп. Причем не по ноге, а по обуви. Площадь прямоугольника считается умножением его длины на ширину. Но ноги у нас, как правило, не имеют форму прямоугольника. Нам придется это учитывать, особенно потому, что мы поставили себе цель не загружаться теорией, а провести расчет просто, весело и занимательно.

Так вот я беру свой ботинок и линейкой очень приблизительно (округляю в меньшую сторону) меряю длину и ширину, как если бы это был прямоугольник. У меня получилось длина 28 см, ширина 10 см. Это по минимуму. Площадь прямоугольника получилась 28*10 = 280 см² или 0,028 м². При переводе мы помним, что в одном метре 100 сантиметров, а в одном квадратном метре — 10 000 (Десять тысяч) квадратных сантиметров. На сколько реальная площадь стопы меньше площади этого прямоугольника? На глаз не очень на много. Ну, скажем, на 20%. Ноги у нас две, и того получается общая площадь моей опоры на землю равна 280*2/20% = 448 см² или 0,045 м². Мой вес составляет 75 кг (и мне было не просто его достичь). Таким образом, нагрузка, которую я оказываю на почву, равна 75/448 = 0,167 кг на см².

А какую нагрузку на почву оказывают другие знакомые нам предметы?

Со мной все понятно. Я давлю на каждый см² почвы весом в 167 грамм, и это совсем не много. Это позволяет мне не оставлять на почве глубоких следов. А вот мой автомобиль тоже не проваливается и тоже стоит во дворе и не оставляет на земле следов. Какую же он оказывает нагрузку на грунт? У автомобиля 4 точки опоры, площадь которых подсчитать очень сложно. Как вы понимаете, опорой для автомобиля выступают так называемые «пятна контакта» резиновых колес с почвой. Как подсчитать площадь этих пятен — я даже не представляю. Но приблизительно можно попробовать. Ширина колеса 205 мм. Я вот сейчас перекрещусь и буду считать, что пятно каждого колеса составляет прямоугольник 210 на 100 мм. Интересно, на сколько я ошибся? К тому же пятна передних колес, наверное, больше по площади пятен задних колес. Вес автомобиля 1200 кг. Считаем…

• Площадь одного пятна (в см): 21*10 = 210 см²
• Площадь четырех пятен: 210*4 = 840 см²
• Нагрузка автомобиля на почву: 1200/840 = 1.42 кг/см²

Вывод

Автомобиль давит на почву существенно сильнее, чем человек. Почти в 9 раз. Если автомобиль наедет вам на ногу одним колесом, то вам будет больно. Но, думаю не смертельно. Может быть даже костей не сломает, если это будет заднее колесо. Но не думаю, что стоит пробовать. Сказать по правде, у меня на дворе за 10 лет образовалась довольно глубокая колея от ворот гаража до ворот участка. Теперь понятно почему.

Переходим к расчету фундамента

Напомню, что все предыдущие и весьма занимательные вещи мы считали для одной только цели — рассчитать фундамент здания по той нагрузке, которую он будет оказывать на почву. Вопрос об определении степени трудносжимаемости грунта мы пока оставим в покое. Надо же понять сначала, с какой нагрузкой мы дело имеем.

Считать площадь опоры фундамента — одно удовольствие. Там все прямо и перпендикулярно. Считать вес дома — тоже особого труда не представляет. В любом случае можно прикинуть вес, а потом пару тонн добавить. На погрешности, на мебель и на себя любимых.

Для простоты расчетов возьмем простой прямоугольный дом 10Х10 метров. Причем домик наш будет стоять на фундаменте из бетонных блоков. Толщина фундамента 30 см. Высота фундамента вместе с цоколем составляет 1,5 метра. Стены нашего дома выложены из пенобетона плотностью 600 килограмм в кубе. Толщина стен 20 см Коробка высотой 6 метров. Не забудем про фасады из тех же блоков — два треугольника высотой 4 метра. Стропилы и крыша из ондулина. На всякую сопутку типа балок для пола, половых досок и всего такого добавим полторы тонны. Это 2 куба дерева. Ну и как обещал, еще пару тонн на все про все. Кстати, домик не маленький получается.

Вес будущего дома

Собственно фундамент

• Площадь основания (см²): (1000*4)*30 = 120 000 см² (Сто двадцать тысяч)
• Площадь основания (м²): (10*4)*0,3 = 12 м²
• Объем (м³): 12*1,5 = 18 м³
• Плотность бетонных фундаментных блоков: 2200 кг/м³ (это тяжелые блоки)
• Вес фундамента: 18*2200 = 39 600 кг

Стены (коробка)

• Площадь основания (см²): (1000*4)*20 = 80 000 см² (Восемьдесят тысяч)
• Площадь основания (м²): (10*4)*0,2 = 8 м²
• Объем (м³): 8*6 = 48 м³
• Плотность наших пенобетонных блоков: 600 кг/м³
• Вес коробки: 48*600 = 28 800 кг

Треугольники фасадов (2 штуки)

Нас интересует только их вес. Треугольники у нас равнобедренные сложим их так, чтобы получился параллелограмм с основанием 10 метров и высотой 4 метра

• Площадь основания (см²): 1000*20 = 20 000 см² (Двадцать тысяч)
• Площадь основания (м²): 10*0,2 = 2 м²
• Объем (м³): 2*4 = 8 м³
• Плотность наших пенобетонных блоков: 600 кг/м³
• Вес обоих фасадов: 8*600 = 4 800 кг

Кровля

Площадь нашей кровли составляет примерно 130 м². Я, когда считал, имел ввиду, что квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов (теорема Пифагора)
Вес ондулина по моим источникам всего 3,3 кг на квадратный метр. Итого вес кровли составит 130*3,3 = 429 кг.

Итого вес дома составит: 39600 + 28800 + 4800+ 429 + 3500 = 77 129 кг (Семдесят семь тысяч сто двадцать девять) или 77 тонн.

Нагрузка дома на почву

А вот теперь самое интересное. Будем рассматривать различные варианты фундаментов

Дом на ленточном фундаменте

Наш дом на простейшем ленточном фундаменте: 77129/120000 = 0,64 кг/см. Всего в 4 раза больше, чем человек на почву. И значительно меньше, чем автомобиль.

Дом на фундаменте с подушкой

Наш дом на фундаменте с подушкой (ширина фундамента увеличивается с 30 до 40 см) Будем считать, что вес дома не меняется. Тогда новая площадь основания составит: (1000*4)*40 = 160 000 см² и нагрузка уменьшится до 77129/160000 = 0,48 кг/см. Всего в 2,8 раза больше, чем человек на почву.

А какая ширина должна быть у нашего фундамента, чтобы наш дом оказывал давление на почву не больше, чем человек среднего веса? Надо составить уравнение. 77129/4000*X = 0,167.
Отсюда Х = 77129/0,167/4000 = 115 см. Напомню. Именно такова должна быть толщина основания фундамента нашего дома, чтобы он оказывал давление на почву не большее, чем человек. Другими словами, если мы при этих условиях поставим наш дом на газоне, то дом даже не продавит дерн! Мы же не продавливаем, когда на газоне стоим?

ВНИМАНИЕ!!!!

В последнем примере мы не учли добавку веса дополнительной подушки к весу дома. Подушка в метр и 15 см шириной уже будет весить довольно много. Если предположить, что толщина подушки 10 см, то площадь ее будет 4000*115 = 460 000 см² или 46 м². Объем ее будет 46*0,1 = 4,6 м³. Вес составит 4,6 * 2200 = 10 120 кг. Это довольно существенная прибавка к весу дома. Так что для более точного расчета надо еще поиграть с числами и калькулятором.

Дом на фундаменте типа «плита»

А теперь давайте представим себе, что мы сделали не крутой, а очень крутой фундамент. Мы выкопали котлован, налили на его дне сплошную бетонную плиту, а на ней выстроили дом. Плита не толстая. Всего 10 см толщиной.

Пллощадь плиты: 1000*1000 = миллион квадратных сантиметров или 100 м²
Объем: 100*0,1 = 10 м³ и вес (бетон на щебне): 10*2200 = 22 000 кг. Это добавка к весу дома с фундамеитом
Нагрузка: 77129+22000/миллион = 0,1 кг/см² (Нагрузка на землю человека 0,167 кг/см²)

Дом на столбчатом фундаменте

И напоследок давайте посчитаем нагрузку того же дома на фундаменте столбчатом. Здесь нам надо пересчитать все, что касается фундамента. Будем считать, что от нашего полутораметрового фундамента остался только ростверк и цоколь. Итого 0,75 метра. Столбы будем использовать диаметром 30 см и длиной 2 м. Столбы будут заполнены бетоном и расположены на расстоянии метра друг от друга. Таким образом, у нас будет (чтобы не заморачиваться) 40 (+-1) столбов

Вес цоколя и ростверка: 19 800 кг
Объем одного столба 0,14 м³. Вес 310 кг (округленно). Общий вес столбов 12 400 кг.
Вес фундамента 32 200 кг, а был 39 600 кг.
Вес дома стал 69 729 кг, а был 77 129 кг

Площадь одного столба 3,14*15*15 = 706,5 см²
Площадь опоры: 706,5 * 40 = 28 260 см², а было 120 000 см² (!!!)

Нагрузка на сантиметр: 69 729/28 260 = 2,46 кг/см² (!!!!!!!), а было 0,64 кг/см², то есть, почти в 4раза больше.

Вот во столько же раз увеличится и риск трещин и просадок.

Выкинем ростверк с цоколем. Будем жить на столбах, как куры на насесте. тогда дом станет весить на 20 тонн меньше и общий вес дома получится 49 929 кг и нагрузка станет всего-то 1,76 кг/см², что, положа руку на сердце, тоже довольно много.

Существеннейшие выводы по расчетам фундамента

А выводы просто возбуждающе ошеломляющие.

• Если отвлечься от сезонного пучения грунта, например, построить дом из дерева, то, сделав не слишком уж широкий фундамент, можно действительно обойтись вообще без фундамента, ибо нагрузка дома на грунт вполне сравнима с нагрузкой, которую на грунт оказывает вполне стройный мужчина.
• У нас все-таки и дом великоват (три этажа) и фундамент тяжеловат (мы могли бы с таким же успехом использовать и пустотные бетонные блоки). И все равно даже такой дом можно строить на мелкозаглубленном ленточном фундаменте. К слову, вес фундамента можно легко уменьшить в 2 раза. Я там все по максимуму считал.
• Нет абсолютно никакого смысла в строительстве фундаментой плиты, ибо цена строительства не сравнима с полученным эффектом. Вполне можно обойтись тем, чтобы поставить первый слой бетонных блоков поперек и устроить тем самым фундаментную подушку. А в большинстве случаев можно и без этого вполне обойтись.
• Столбчатые фундаменты надо использовать с большой, просто огромной осторожностью, что я и писал в статье про этот тип фундаментов. Теперь, по крайней мере, понятно, что имелось ввиду.

Как измерить, или хотя бы оценить степень сжимаемости грунта

Полагаю, надо сделать некий щуп с площадью основания сантиметров 10 на 20 (200 см²) и нагрузить его хорошим весом. Скажем 200 кг. Тогда нагрузка на один сантиметр будет ровно 1 килограмм. После этого линеечкой, а лучше штангеном, конечно, померить, на сколько основание ушло в грунт. Из полученной величины можно сделать вывод о трудносжимаемости грунта. И замеров надо сделать несколько и в разных местах, чтобы репрезентативность измерений сохранить и чтобы продажной девкой наш щуп никто не назвал бы. Причем основание щупа можно сделать меньше, чтобы меньше использовать вес. Но при этом нужно глобально увеличить количество измерений, ибо грунт — сами понимаете, штука неравномерная и вполне может оказаться, что на большой площади наши замеры имеют довольно значительную погрешность. Заметим, что в случае со строительством столбчатого фундамента вес надо не уменьшать, а увеличивать, причем значительно.

Но я, как принципиальный противник слишком уж научных методов в нашем с вами строительстве, предлагаю на эти чудо-приборы не заморачиваться, а оценивать трудносжимаемость грунта на глаз, то есть постояв, попрыгав и посмотрев, остаются ли после этого на земле следы.

Эпилог

Ну, конечно, я сделал некоторые допущения, о которых хотелось бы сказать. Так реально большой дом в два полных этажа обычно бывает с капитальной стеной. Эта капитальная стена добавит и веса нашему дому, но и площади основания. Разница получится не большая, но кому интересно — советую не пренебрегать проектом дома и все очень аккуратно считать.

Материал по расчету фундаментов, который вы только что прочитали, может помочь не только в выборе и расчете фундамента, но также и в выборе и расчете материалов для фундамента и стен. Удивительно, но деревянный дом не будет на на много легче пенобетонного. А использование полнотелых блоков в фундаменте вообще неоправдано. Опять же разброс в плотности фундаментных блоков тоже довольно велик. Рекомендую интересоваться спецификациями производителей.

Надеюсь, что этот материал кого-то позабавил, кому-то открыл глаза, а кому-то и помог сделать правильный выбор.

Обожающий все десять цифр и их сочетания
Дмитрий Белкин

Статья создана 24.07.2012

Нагрузка на фундамент, расчет и определение допустимых значений

Самым ответственным этапом строительства считается закладка фундамента – основы, на которую опираются все несущие конструкции. Чтобы избежать серьёзных ошибок при подборе глубины заложения и площади, необходимо произвести верные расчеты на стадии проектирования. Правильный учет нагрузки обеспечит долгий срок службы дома и хорошую прочность.

Первым шагом необходимо установить нагрузку на грунт. Она определяется весом строительной конструкции и эксплуатационными характеристиками, такими как мебель, количество людей, наличие оборудования (постоянные воздействия), а также погодными условиями (временные нагрузки).

Далее находится площадь опоры, на которой планируется располагать сооружение.

При расчете необходимо учесть:

• вес основания;
• применяемые при строительстве материалы;
• характеристики грунта.

Определение веса дома

Нагрузка на ленточный фундамент обеспечивается следующими элементами:

• само основание;
• цокольный этаж;
• стены и внутренние перегородки дома, отделка;
• потолок;
• крыша;
• лестница и пол, который будет опираться на основание;
• грунт выше подошвы.

Определение нагрузок на фундамент подразумевает использование усреднённых справочных данных по удельному весу материалов. Путем умножения величин из справочника на объем строения получаем нужный результат.

Вычисление веса основания.

Чтобы найти, сколько весит основание, необходимо перемножить его объём и удельный вес. Площадь подошвы влияет на удельное давление на грунт. Её выбирают таким образом, чтобы нагрузка на каждый 1 см² не превышала критического значения. Несущая способность почвы имеет несколько величин, называемых расчетным сопротивлением.

Расчет нагрузки на грунт.

Для верного расчета необходимо просуммировать вес дома и фундамента. Здесь, помимо типа грунта, учитываются размеры, тип конструкции и глубина закладки. Наличие эскиза или схемы значительно упрощают расчеты. Удельное давление на грунт вычисляется как отношение веса конструкции к площади подошвы.

Пример расчета

Рассмотрим пример, как выбрать фундамент для дома и рассчитать основные нагрузки.

Пусть по условию дан двухэтажный дом в средней полосе, 6х6 м с 1 внутренней стеной. Высота этажа 2,5 м.

1. Находим общую длину внутренних и внешних стен:

(6+6)*2+6=30 (м) – на одном этаже.

30*2 = 60 (м) – на обоих этажах.

1. Определяем площадь стен:

60 * 2,5 = 150 м²

1. Вычисляем площадь цокольного и чердачного перекрытия:

6 * 6 = 36 м²

1. Поскольку кровля обычно выступает за стену дома, примем длину выступа за 50 см и рассчитаем площадь:

7*7=49 м²

1. Пользуемся справочником для определения удельного веса.
2. Далее находим дополнительные воздействия:

49 м² * 100 кг/м² = 4900 кг.

Всё суммируем и получаем нагрузки, передаваемые на фундамент дома:

Тип дома	Стены, кг	Чердачное перекрытие, кг	Цокольное перекрытие, кг	Кровля, кг	Снежный покров, кг	Итого, кг
Каркас	7 500	3 600	5 400	1 470	4 900	22 870
Кирпич	40 500	3 600	5 400	1 470	4 900	55 870
Железобетон	52 500	18 000	18 000	3 920	4 900	97 320

Глубина заложения

На непучинистых грунтах не должна быть меньше расчетной величины промерзания. Минимальная глубина – 0,5 м. Поскольку в большинстве регионов России предел промерзания земли составляет 1,2 м, то фундамент закладывается на глубину от 1,5 м. Жилой дом исключает замерзание почвы под собой. Минимальная глубина не должна быть меньше 0,5-0,7 м при этом рыхлый грунт заменяют слоем более плотного.

Расчёт нагрузки на фундамент: виды и особенности, алгоритм

Есть три процесса, который, по мнению каждого, он умеет делать – это хорошо управлять государством, лечить любые болячки и, конечно же, строить. Переубедить обычно наш славянский народ в этом вряд ли кто-то сможет или захочет. Поэтому очень остро стоит тема подготовки к строительству, а также предварительный расчет нагрузки на фундамент.

Стоит или не стоит производить исчисления?

Базисной составляющей строительства любого дома является фундамент. От его прочности, надежности и стойкости зависит «срок годности» здания. Поэтому вопрос о том, сколько воздействий может выдержать этот базис и сколько простоит то или иное здание, по нынешний день поставлен достаточно остро.

Конечно, кроме вычислений, многое еще зависит от материалов и технологии его создания, а также от того, насколько опытны и совестливы специалисты, которые занимаются этой работой. Но предварительный этап, если он сделан без ошибок, по крайней мере, сможет показать, где лучше сэкономить некоторые средства и насколько прочным будет фундамент дома. Если вычислить, сколько может выдержать этот базис, то можно смело, а главное правильно, сделать надежное основание для любого здания или сооружения, вне зависимости от его сложности.

Какие нагрузки может испытывать основание

Пример нагрузки здания на основание

Любое здание, хоть одноэтажное, хоть 50-тиэтажное, испытывает нагрузки и давит на грунт, вследствие чего последнее проседает и деформируется.

Конечно же, самым существенным является первый пункт в перечне. Но уж лучше перестраховаться и учесть все элементы с излишком, чем потом кусать локти и наблюдать за деформациями и просадкой от нагрузки на плиту фундамента.

Есть несколько базовых видов нагрузок:

• Статическая – непосредственно вес конструктивных решений и других элементов здания или сооружения;
• Динамические нагрузки также необходимо учитывать. Они могут возникать из-за различных колебаний или работы машин (например, с какими-либо вращающимися частями).
• Третий вид проявляется при появлении определенных погодных условий. Попросту говоря – осадки и различные неблагоприятные погодные влияния. Т.е это снег, сильные шквалы ветра и другое;
• Четвертый вид обусловлен давлением предметов и вещей, которые находятся в самом доме, т.е. это то, чем дом и его опоры нагружены.

Сваи как панацея современного строительства

Расчет нагрузки свайного фундамента наверно самый востребованный. Если грунт имеет большие показатели по просадке, актуальным будет рассмотрение вопроса об использовании свай. Хотя в последнее время за счет того, что при возведении этого типа основания меньше трудоемкость и количество затрат, его используют и на достаточно плотных почвах, в качестве экономного варианта.

Места основной нагрузки

Винтовой фундамент (или основание на винтовых сваях) для вычисления способности выдержки требует таких исходных данных:

• площадей кровли и чердачного покрытия;
• перекрытий;
• внешних и внутренних силовых стен;
• общий периметр основания.

Его выбор значительно сокращает количество земляных работ. К тому же для него не нужно проводить дополнительные подготовительные этапы. В таком случае вычисляются нагрузки на сваи фундамента.

Чтобы выбрать, какие же лучше использовать сваи, нужно определить все возможные особенности конструктива будущего здания. В последнее время все чаще для такого вида используются винтовые сваи для фундамента. Они имеют множество преимуществ. В первую очередь, уменьшается объем бетона и других дополнительных материалов. К одному из главных преимуществ относится возможность возведения базы сооружения на «тяжелых» и проблемных местностях. Пример такой местности – болото, торфяной грунт, местность с уклоном.

Разновидности вычислений

Нахождение и вычисление нагруженности, которую может выдержать основание, в первую очередь необходимо для оптимального и рационально обоснованного определения его площади и размеров. Все исчисления сводятся к нахождению значения нагруженности на м2 грунта, которое потом сравнивается с предельно допустимыми показателями.

Строительные вычисления по проекту

Для того чтобы вычислить глубину базы, нужно обладать данными, которые отражают глубину промерзания грунта, которая в свою очередь зависит от его типа.

Если обратить внимание на типы оснований, расчет фундамента под нагрузку можно градировать на несколько видов.

Какие данные нужно собрать для вычислений:

1. место локализации или регион строительства здания;
2. какая почва на месте заложения, какова глубина залегания грунтовых вод;
3. материал, из которого планируется выполнять различные конструктивные элементы здания;
4. предварительный план дома, количество его этажей, какая будет кровля.

Для того чтобы произвести вычисление нагрузки столбчатого фундамента на грунт, в первую очередь нужно определить параметры столбов, которые будут служить опорами. Но кроме параметров нужно знать и их количество. Это отправная точка для этого случая. Сам расчет ничем особым не выделяется среди остальных и имеет тот же алгоритм.

Результаты по вычислению нагрузки на столбчатый фундамент аналогичны, как и в случае со свайным основанием. Он обычно показывает в несколько раз меньше необходимые затраты бетона. И объем земляных работ по сравнению с ленточным типом также меньше.

Этот вариант также полюбился в последнее время строителями, поскольку позволяет сэкономить на затратах и менее трудоемкий.

Расчет нагрузки на столбчатый фундамент делается по подобию предыдущего. Как и раньше для него понадобятся показатели места строительства и информация о строительных материалах, которые будут использовать. И, конечно же, климатические условия и геологический анализ грунта.

Акцент на опалубках

Для ленточных фундаментов необходима закладка опалубок. Опалубка – это базис для ленточного основания. Поэтому расчет нагрузки на опалубку фундамента, которая она может выдержать, актуален и полезен.

Опалубка, будь она из дерева, или из какого другого материала, имеет одну главную функцию или предназначение – она формирует каркас для будущего основания. Это очень важно, поэтому она должна быть способной выдержать различные давления от жидкости, бетона и динамические нагрузки, производимые оборудованием и машинами в процессе заливки.

Общая способность выдержки ленточного фундамента равняется суммарной от осадков (например, снега), кровли и перекрытий, самих стен здания, а также от материала фундамента.

Прохождение смеси бетона по опалубке происходит с относительно небольшой скоростью, но в тоже время с огромной силой. Причем, если подача происходит с помощью бетононасоса, мощь потока еще выше за счет подачи массы с высоты нескольких метров.

Алгоритм исчислений

Все расчеты производят согласно четким алгоритмам и условиям, в зависимости от результатов. Вычисление того, сколько и как долго может сопротивляться нагрузкам база, не является исключением и состоит из следующих последовательных действий:

Проектирование дома

1. Определение глубины промерзания грунта в зависимости от региона, где планируется стройка (обычно эти данные имеют справочный характер и их можно найти в нормативах). Есть четкое правило: глубина заложения должна превышать глубину промерзания;
2. Следующим шагом идет определение возможной силы давления на базис от снега. Она передается на него через конструктивные решения. За основу берется площадь крыши;
3. Перекрытия. Это исчисление проводится с учетом площади всех сторон здания. За основу берется равенство суммы площади сторон = площади здания. Во внимание берется количество этажей, а также пол первого этажа;
4. Стены – этот пункт схож с предыдущим шагом;
5. Предварительный расчет нагрузки на грунт зависит от площади непосредственно заливания, глубины его заложения и массы бетона, который используется для заливки;
6. Общий результат нагрузки на 1 м2 получается путем суммирования предыдущих итогов.

Эти данные позволяют правильно оценить надежность и долговечность, его предрасположенность к деформации и просадке. Таким образом, пройдя правильно все шаги в алгоритме, можно получить сбор нагрузок.

Предварительным этапом перед любой стройкой является произведение необходимых расчетов и анализ их результатов для возможности дальнейшей оценки. Он зачастую не дает спокойно спать проектировщикам и строителям, поскольку от него очень многое зависит.

Для исчисления, сколько же может выдержать будущее основание той или иной постройки, нужно максимально внимательно и осознанно оценить его параметры и характеристики, сопоставить их с типажом земельного участка и природными климатическими условиями.

Верно собранные исходные данные, правильность и последовательность пунктам алгоритма даст возможность понять, насколько прочным и долговечным будет базис постройки, возможны ли его повреждение и просадка, а также на каких моментах можно немного сэкономить на расходе материалов и трудозатратах.

Как рассчитать несущую способность грунта

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Автор С. Хуссейн Атер

Несущая способность грунта определяется уравнением

Q_a = \ frac {Q_u} {FS }

, где Q _a — допустимая несущая способность (в кН / м ² или фунт / фут ² ), Q _u — предельная несущая способность (в кН / м ² или фунт / фут ² ), а FS — коэффициент безопасности.Предел несущей способности Q _и является теоретическим пределом несущей способности.

Подобно тому, как Пизанская башня наклоняется из-за деформации почвы, инженеры используют эти расчеты при определении веса зданий и домов. Когда инженеры и исследователи закладывают фундамент, они должны убедиться, что их проекты идеально подходят для той почвы, которая поддерживает их. Несущая способность — это один из методов измерения этой прочности. Исследователи могут рассчитать несущую способность почвы, определив предел контактного давления между почвой и помещенным на нее материалом.

Эти расчеты и измерения выполняются на проектах, касающихся фундаментов мостов, подпорных стен, плотин и подземных трубопроводов. Они полагаются на физику почвы, изучая природу различий, вызванных давлением поровой воды материала, лежащего в основе фундамента, и межкристаллитным эффективным напряжением между самими частицами почвы. Они также зависят от жидкостной механики пространства между частицами почвы. Это объясняет растрескивание, просачивание и сопротивление сдвигу самой почвы.

В следующих разделах более подробно рассматриваются эти вычисления и их использование.

Формула несущей способности грунта

Фундаменты мелкого заложения включают ленточные, квадратные и круглые фундаменты. Глубина обычно составляет 3 метра, что позволяет получить более дешевые, реалистичные и легко переносимые результаты.

Теория предельной несущей способности Терзаги предполагает, что вы можете рассчитать предельную несущую способность для неглубоких сплошных фундаментов Q _{u с}

Q_u = cN_c + gDN_q + 0.5gBN_g

, где c — сцепление грунта (в кН / м ² или фунт / фут ² ), г — эффективный удельный вес грунта (в кН / м ³ или фунт / фут ³ ), D — это глубина опоры (в метрах или футах), а B — ширина опоры (в метрах или футах).

Для неглубоких квадратных фундаментов уравнение: Q _{u с}

Q_u = 1,3cN_c + gDN_q + 0,4gBN_g

, а для неглубоких круглых фундаментов уравнение:

Q_u = 1.{2 \ pi (0,75- \ phi ‘/ 360) \ tan {\ phi’}}} {2 \ cos {(2 (45+ \ phi ‘/ 2))}}

N _c Равно 5,14 для ф ‘= 0 и

N_C = \ frac {N_q-1} {\ tan {\ phi’}}

для всех других значений ф ‘, Ng :

N_g = \ tan {\ phi ‘} \ frac {K_ {pg} / \ cos {2 \ phi’} -1} {2}

K _pg получается из графического представления величин и определение того, какое значение K _pg учитывает наблюдаемые тенденции.Некоторые используют N _г = 2 (N _q +1) tanф ‘/ (1 + .4sin4 ф’) в качестве приближения без необходимости вычислять K pg .

Могут быть ситуации, в которых грунт проявляет признаки местного разрушения сдвигом . Это означает, что прочность грунта не может показать достаточную прочность для фундамента, потому что сопротивление между частицами в материале недостаточно велико. В этих ситуациях предельная несущая способность квадратного фундамента составляет Q _u =.867c N _c + g DN _q + 0,4 g BN _g , сплошной фундамент i s Qu = 2 / 3c Nc + g D Nq + 0,5 g B Ng и круглый фундамент равен Q _u = 0,867c N _c + g DN _q + 0,3 г BN _g .

Методы определения несущей способности грунта

Фундаменты глубокого заложения включают фундаменты опор и кессоны.Уравнение для расчета предельной несущей способности этого типа грунта: Q _u = Q _p + Q _f , где Q _u — предельная несущая способность (в кН / м ² или фунт / фут ² ), Q _p — теоретическая несущая способность конца фундамента (в кН / м ² или фунт / фут ² ) и Q _{f — теоретическая несущая способность из-за трения вала между валом и почвой.Это дает вам другую формулу для несущей способности грунта}

Вы можете рассчитать теоретическую концевую несущую способность фундамента Q _{p как Q p = A p q p В которой Q p — теоретическая несущая способность концевого подшипника (в кН / м ² или фунт / фут ² ) и A p — эффективная площадь наконечник (в метрах ² или в футах ² ).}

Теоретическая единица несущей способности несвязных илых грунтов q _p составляет qDN _q , а для связных грунтов — 9c, (оба в кН / м ² или фунт / фут ² ). D _c — критическая глубина для свай в рыхлом иле или песках (в метрах или футах). Это должно быть 10B для рыхлых илов и песков, 15B для илов и песков средней плотности и 20B для очень плотных илов и песков.

Для фрикционной способности обшивки (вала) свайного основания теоретическая несущая способность Q _f составляет A _f q _{f для одного однородного слоя грунта и pSq f L для более чем одного слоя почвы. В этих уравнениях A f — эффективная площадь поверхности ствола сваи, q f — kstan (d) , теоретическая единица фрикционной способности для несвязных грунтов. (в кН / м ² или фунт / фут), где k — боковое давление грунта, s — эффективное давление покрывающих пород и d — угол внешнего трения (в градусах). ). S — это сумма различных слоев почвы (т.е. a 1 + a 2 + …. + a n ).}

Для илов эта теоретическая емкость составляет c _A + kstan (d) , где c _A — это адгезия. Он равен c, — сцепление грунта для грубого бетона, ржавой стали и гофрированного металла. Для гладкого бетона значение .8c от до c , а для чистой стали — от . 5c до .9c . p — периметр поперечного сечения сваи (в метрах или футах). L — эффективная длина сваи (в метрах или футах).

Для связных грунтов: q _f = as _u , где a — коэффициент сцепления, измеряемый как 1-.1 (S _uc ) ² для S _uc менее 48 кН / м ² где S _uc = 2c — прочность на неограниченное сжатие (в кН / м ² или фунт / фут ² ) .Для S _uc больше, чем это значение, a = [0,9 + 0,3 (S _uc — 1)] / S _uc .

Каков фактор безопасности?

Коэффициент безопасности колеблется от 1 до 5 для различных целей. Этот фактор может учитывать величину повреждений, относительное изменение шансов, что проект может потерпеть неудачу, сами данные о грунте, построение допусков и точность расчетных методов анализа.

Для случаев разрушения при сдвиге коэффициент запаса прочности изменяется от 1.2 до 2,5. Для плотин и насыпей коэффициент запаса прочности составляет от 1,2 до 1,6. Для подпорных стен — от 1,5 до 2,0, для шпунтовых свай — от 1,2 до 1,6, для раскосных котлованов — от 1,2 до 1,5, для опор с разбросом по сдвигу — от 2 до 3, для опор из матов — от 1,7 до 2,5. Напротив, в случаях нарушения просачивания, когда материалы просачиваются через небольшие отверстия в трубах или других материалах, коэффициент безопасности колеблется от 1,5 до 2,5 для подъема и от 3 до 5 для трубопроводов.

Инженеры также используют практические правила для коэффициента безопасности, равного 1.5 для опорных стен, которые переворачиваются гранулированной засыпкой, 2,0 для связной засыпки, 1,5 для стен с активным давлением грунта и 2,0 для стен с пассивным давлением грунта. Эти факторы безопасности помогают инженерам избежать отказов, связанных со сдвигом и просачиванием, а также тем, что почва может смещаться в результате нагрузки на нее.

Практические расчеты несущей способности

Вооружившись результатами испытаний, инженеры рассчитывают, какую нагрузку может безопасно выдержать почва. Начиная с веса, необходимого для срезания почвы, они добавляют коэффициент безопасности, поэтому конструкция никогда не прикладывает достаточно веса для деформации почвы.Они могут регулировать площадь основания и глубину фундамента, чтобы оставаться в пределах этого значения. В качестве альтернативы они могут сжимать почву для увеличения ее прочности, например, используя каток для уплотнения рыхлого насыпного материала для дорожного полотна.

Методы определения несущей способности грунта включают максимальное давление, которое фундамент может оказывать на грунт, так что приемлемый коэффициент безопасности против разрушения при сдвиге находится ниже основания и соблюдаются допустимые общие и дифференциальные осадки.

Предельная несущая способность — это минимальное давление, которое может вызвать разрушение опорного грунта при сдвиге непосредственно под фундаментом и рядом с ним. Они учитывают прочность на сдвиг, плотность, проницаемость, внутреннее трение и другие факторы при строительстве конструкций на грунте.

При выполнении многих из этих измерений и расчетов инженеры руководствуются этими методами определения несущей способности почвы. Эффективная длина требует от инженера выбора того, где начать и где прекратить измерения.В качестве одного из методов инженер может выбрать использование глубины сваи и вычесть любые нарушенные поверхностные почвы или смеси грунтов. Инженер также может измерить ее как длину сегмента сваи в одном слое почвы, состоящем из многих слоев.

Что вызывает напряжение в почвах?

Инженеры должны учитывать почвы как смеси отдельных частиц, которые перемещаются друг относительно друга. Эти единицы грунта можно изучать, чтобы понять физику этих движений при определении веса, силы и других величин по отношению к зданиям и проектам, которые инженеры строят на них.

Разрушение при сдвиге может возникать в результате воздействий на грунт напряжений, которые заставляют частицы сопротивляться друг другу и рассеиваться таким образом, что это вредно для здания. По этой причине инженеры должны быть осторожны при выборе конструкций и грунтов с соответствующей прочностью на сдвиг.

Круг Мора может визуализировать напряжения сдвига на плоскостях, относящихся к строительным проектам. Круг напряжений Мора используется в геологических исследованиях испытания грунтов. Он предполагает использование образцов грунта цилиндрической формы, в которых радиальные и осевые напряжения действуют на слои грунта, рассчитанные с использованием плоскостей.Затем исследователи используют эти расчеты для определения несущей способности грунта в фундаменте.

Классификация почв по составу

Физики и инженеры могут классифицировать почвы, пески и гравий по их размеру и химическому составу. Инженеры измеряют удельную поверхность этих компонентов как отношение площади поверхности частиц к массе частиц, что является одним из методов их классификации.

Кварц является наиболее распространенным компонентом ила, а также песка и слюды и полевого шпата.Глинистые минералы, такие как монтмориллонит, иллит и каолинит, образуют листы или структуры пластинчатой ​​формы с большой площадью поверхности. Эти минералы имеют удельную поверхность от 10 до 1000 квадратных метров на грамм твердого вещества.

Эта большая площадь поверхности допускает химические, электромагнитные и ван-дер-ваальсовы взаимодействия. Эти минералы могут быть очень чувствительны к количеству жидкости, которая может проходить через их поры. Инженеры и геофизики могут определять типы глин, присутствующих в различных проектах, чтобы рассчитать влияние этих сил и учесть их в своих уравнениях.

Почвы с высокоактивными глинами могут быть очень нестабильными, поскольку они очень чувствительны к жидкости. Они набухают в присутствии воды и сжимаются в ее отсутствие. Эти силы могут вызвать трещины в физическом фундаменте зданий. С другой стороны, с материалами, которые представляют собой глины с низкой активностью, образующиеся при более стабильной активности, гораздо проще работать.

Таблица несущей способности почвы

Geotechdata.info содержит список значений несущей способности почвы, которые вы можете использовать в качестве диаграммы несущей способности почвы.

Как рассчитать гидравлическую проводимость

Обновлено 14 декабря 2020 г.

Крис Гаррик

Гидравлическая проводимость — это легкость, с которой вода перемещается через пористые пространства и трещины в почве или скале. Он подвержен гидравлическому градиенту и зависит от уровня насыщения и проницаемости материала. Гидравлическую проводимость обычно определяют одним из двух подходов. Эмпирический подход устанавливает взаимосвязь между гидравлической проводимостью и свойствами почвы.2

Где K = гидравлическая проводимость; g = ускорение свободного падения; v = кинематическая вязкость; C = коэффициент сортировки; ƒ _n = функция пористости; и d _e = эффективный диаметр зерна. Кинематическая вязкость (v) определяется динамической вязкостью (µ) и плотностью жидкости (воды) (ρ) как:

v = \ frac {\ mu} {\ rho}

Значения C, ƒ и d зависят от метода, используемого при гранулометрическом анализе. Пористость (n) определяется эмпирическим соотношением n = 0.255 x (1 + 0,83 ^U ), где коэффициент однородности зерна (U) определяется как U = d ₆₀ / d ₁₀ . В образце d ₆₀ представляет диаметр зерна (мм), при котором 60 процентов образца более мелкие, а d ₁₀ представляет диаметр зерна (мм), для которого 10 процентов образца более мелкие.

Это общее уравнение является основой для различных эмпирических формул.

Используйте уравнение Козени-Кармана для большинства текстур почвы.2

Экспериментальные методы — Лаборатория

Используйте уравнение, основанное на законе Дарси, для экспериментального определения гидравлической проводимости. В лаборатории поместите образец почвы в небольшой цилиндрический контейнер, чтобы создать одномерное поперечное сечение почвы, через которое течет жидкость (обычно вода). Этот метод представляет собой испытание с постоянным напором или испытанием с падающим напором в зависимости от состояния потока жидкости. Для крупнозернистых почв, таких как чистый песок и гравий, обычно используются испытания с постоянным напором.Для образцов с более мелким зерном используются тесты с падающей головкой. Основой для этих расчетов является закон Дарси:

U = -K \ frac {dh} {dz}

Где U = средняя скорость жидкости через геометрическую площадь поперечного сечения в почве; h = гидравлический напор; z = вертикальное расстояние в почве; K = гидравлическая проводимость. Размерность K — длина в единицу времени (I / T).

Используйте пермеаметр для проведения теста постоянного напора, наиболее часто используемого теста для определения насыщенной гидравлической проводимости крупнозернистых грунтов в лаборатории.Цилиндрический образец грунта с площадью поперечного сечения A и длиной L подвергается постоянному напорному (h3 — h2) потоку. Объем (V) испытательной жидкости, которая протекает через систему в течение времени (t), определяет насыщенную гидравлическую проводимость K почвы:

K = \ frac {VL} {At (H_2-H_1)}

Для Наилучшие результаты, протестируйте несколько раз, используя разные перепады высоты головы.

Используйте тест «падающей головой» для определения K мелкозернистых грунтов в лаборатории. Подсоедините цилиндрическую колонну для отбора проб грунта с площадью поперечного сечения (A) и длиной (L) к напорной трубе с площадью поперечного сечения (a), по которой перколяционная жидкость поступает в систему.Измерьте изменение напора в стояке (от h2 до h3) через интервалы времени (t), чтобы определить насыщенную гидравлическую проводимость по закону Дарси:

K = \ frac {aL} {At} \ ln {\ frac {H_1} {H_2}}

• Выберите метод в соответствии с вашими целями.

  Небольшие размеры образцов почвы, обработанных в лаборатории, являются точным отображением свойств почвы. Однако, если образцы, используемые в лабораторных испытаниях, действительно не повреждены, вычисленное значение K будет представлять собой насыщенную гидравлическую проводимость в этой конкретной точке отбора проб.

  При неправильном проведении отбор проб нарушает структуру матрицы почвы и приводит к неправильной оценке фактических свойств поля.

  Несоответствующая тестовая жидкость может засорить тестовый образец воздухом или бактериями. Используйте стандартный раствор деаэрированного 0,005 моль раствора сульфата кальция (CaSO4), насыщенного тимолом (или формальдегидом) в пермеаметре.

Как рассчитать хардкорные количества

Обновлено 26 сентября 2019 г.

Автор: S.Хуссейн Атер

Фундамент для зданий и дорог по всей Земле должен быть прочным и поддерживающим. Вы можете задаться вопросом, как инженеры обеспечивают соответствие этих важнейших инфраструктур их требованиям к прочности. Категоризация материалов по их твердости и долговечности может рассказать вам больше об этих жестких количествах , которые распределяют вес и нагрузки, приложенные к ним по всей их поверхности.

Типы материалов

В строительных проектах используются различные материалы для строительства зданий и дорог в разных городах.Их можно условно разделить на гравийные, хардкорные и агрегатные. Есть и другие способы категоризации этих материалов, но этот раскол может дать вам лучшее представление о том, что делает хардкорные материалы хардкорными. Гравий — это термин, который применяется к рыхлой совокупности крошечных фрагментов породы.

Гравий, покрывающий дорожки, и гравий у дна некоторых водоемов может быть естественным или искусственным. Инженеры используют гравий для изготовления бетона и для смешивания с другими материалами, такими как асфальт.Вы обнаружите, что гравий используется на основном слое дорог до того, как инженеры и другие специалисты укладывают бетон на него.

Гравийные дороги сами по себе позволяют воде и другим жидкостям легко стекать через них, сохраняя при этом поверхность, подходящую для езды или ходьбы.

Материалы Hardcore — это группы твердых материалов, которые инженеры используют для формирования композиции и формы для поднятия различных уровней земли. Инженеры также используют их для исправления других неровностей в проектах земляных работ.Располагая твердым материалом на земле, рабочие могут использовать его как прочную основу для работы.

Хардкорные материалы состоят из кирпича и битой черепицы, а также из доменного шлака, горных пород, остатков горючего сланца и золы пылевидного топлива для использования в дорогах, мощениях, проездах, фундаментах и ​​других проектах.

Инженеры используют заполнитель для стабилизации и усиления среди других материалов. В эту широкую категорию входят частицы с крупной и средней зернистостью. Это может быть смесь, включающая элементы других материалов, таких как песок, гравий, щебень и шлак.Вы можете использовать заполнитель в качестве компонента бетона и цемента, и вы найдете его в проектах по дренажу, защите труб и укреплению поверхностей.

Создание хардкорного материала

Многие другие типы материалов могут составить массу самого хардкорного материала. Вы можете использовать отходы строительных проектов вместе с гравием, отходами карьеров и щебнем, чтобы получить прочный материал. Идеальные материалы — это твердые, но при этом сжимаемые.

Эти материалы также должны быть устойчивы к разрушению и оставаться такими в присутствии воды.При использовании карьерных отходов для создания твердых материалов нужно быть осторожным, чтобы не использовать отходы гипсовых шахт. Это может ухудшить качество бетона.

Калькулятор хардкора и агрегатный калькулятор

Инженеры используют тонны хардкора или другого материала в качестве единицы для этих проектов. Тонна равна 2000 фунтам. Чтобы рассчитать количество заполнителя, необходимое для проекта, убедитесь, что вы знаете длину, ширину и глубину в футах вашего проекта. Умножьте эти три значения, чтобы получить объем в кубических футах, разделите его на 27, чтобы получить кубические ярды, и, наконец, умножьте результат на 1.5, чтобы узнать, сколько тонн вам понадобится.

Вы можете использовать онлайн-калькулятор хардкора или агрегатный калькулятор, чтобы определить, сколько хардкорного материала вам нужно, исходя из размеров того, что вы хотите сделать. Компания AWBS имеет здесь онлайн-калькулятор агрегатов для входных измерений при расчете агрегата. Sand and Gravel Direct также имеет один для расчета тонны хардкора, который вам понадобится.

Американская компания по производству асфальтобетонных покрытий предлагает асфальтобетон, который позволяет использовать различные уровни плотности, массу, деленную на объем, самого материала.Вы даже можете ввести свою плотность. Используйте эти калькуляторы, чтобы проверить свои расчеты.

КАК РАССЧИТАТЬ БЕЗОПАСНУЮ НЕСУЩУЮ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВЫ НА МЕСТЕ?

Это простое и быстрое полевое испытание даст вам приблизительное представление о несущей способности почвы.

Процедура

1. Выкопайте яму необходимой глубины. (желательно равной глубине фундамента)
2. Возьмите твердый шар или квадратный куб известного веса и размера.
3. Несколько раз уроните шар или квадратный куб с известной высоты на дно вырытой ямы.
4. Рассчитайте среднюю глубину отпечатка, сделанного несколько раз на поверхности дна вынутой ямы. Пусть «d» — средняя глубина впечатления.

Расчет

Рассчитайте предельное сопротивление почвы (R) по формуле, приведенной ниже.

R = (ш * в) / д

Где,

R = Предел прочности почвы (в кг)

d = Средняя глубина отпечатка (в см)

w = Вес твердого шара или квадратного куба (в кг)

h = Высота падения твердого шара или куба (в см)

Если «A» — это площадь поперечного сечения твердого стального шара или куба, то сопротивление почвы на единицу площади рассчитывается по следующей формуле.

Сопротивление почвы на единицу площади (в кг / см ² ) = R / A

Безопасная несущая способность (кг / см ² ) = R / (A * F.O.S)

Где,

F.O.S = коэффициент безопасности

Заметки для запоминания

1. F.O.S варьируется от 2 до 3 в зависимости от типа конструкции и состояния площадки.
2. Чтобы получить надежный результат теста, проведите этот тест на разных типах почвы, а затем используйте свое суждение, чтобы прийти к какому-либо заключению.
3. Вместо использования твердого стального шарика или квадратного куба мы также можем использовать испытательный поршень CBR или конус (используемый для испытания на проникновение конуса)

Предполагаемая несущая способность

В приведенной ниже таблице показаны предполагаемые значения несущей способности для различных типов грунтов. Эта таблица поможет вам прийти к какому-либо выводу после проведения теста.

Тип почвы / породы	Безопасная / допустимая несущая способность (кг / см 2 )
Скала	32.40
Мягкая порода	4,40
Крупный песок	4,40
Песок средний	2,45
Мелкий песок	4,40
Мягкая оболочка / Жесткая глина	1,00
Мягкая глина	1,00
Очень мягкая глина	0,50

Примечания для запоминания

1. Для несвязных грунтов значения должны быть уменьшены на 50%, если уровень грунтовых вод находится выше или около основания основания.
2. Эти значения следует использовать только для предварительного проектирования. Фактическую несущую способность грунта следует рассчитывать по стандартным нормам.

Также прочтите: Как рассчитать несущую способность почвы на месте, используя N-значение

Также прочтите: Как рассчитать несущую способность грунта на основе испытания под нагрузкой плиты

Уравнение и калькулятор несущей способности почвы | Инженеры Edge

Связанные ресурсы: гражданское строительство

Уравнение и калькулятор несущей способности почвы

Уравнение и калькулятор несущей способности почвы

Связанный: Документ анализа несущей способности почв

Предварительный просмотр Калькулятор несущей способности почвы

Приблизительная предельная несущая способность длинной опоры на поверхности почвы определяется уравнением Прандтля:

Где:

q _u = Предельная несущая способность грунта, фунт / фут ² (кг / м ² )
c = сцепление почвы, фунт / фут ² (кг / м ² )
Φ = угол внутреннего трения, градус
γ _сухой = Удельный вес сухой почвы, фунт / фут3 (кг / м3)
b = Ширина опоры, фут (м)
d = Глубина опоры под поверхностью, фут (м)
е = 2.718 ….
K _p = Коэффициент пассивного давления

Для фундаментов, находящихся под поверхностью, предельная несущая способность грунта может быть изменена на коэффициент 1 + Cd / b

Коэффициент составляет около 2 для несвязных грунтов и около 0,3 для связных грунтов. Повышением несущей способности связных грунтов с глубиной часто пренебрегают.

Коэффициенты земного давления Ранкина

φ (град)	Ренкин Ка	Ранкин КП
28	.361	2,77
30	.333	3,00
32	.307	3,26

Кулоновский коэффициент активного и пассивного давления грунта получается из более сложного выражения, которое зависит от угла задней части стены, значения трения грунт-стена и угла засыпки.Хотя это выражение не показано, эти значения легко получить в таблицах учебников или с помощью запрограммированных компьютеров и калькуляторов. В таблице ниже приведены некоторые примеры коэффициентов кулоновского активного и пассивного давления грунта для конкретного случая вертикальной задней стенки уголка и горизонтальной поверхности засыпки. Таблицы показывают увеличение углов трения грунт-стенка (δ).

Коэффициент активного кулоновского давления

φ (град)	δ (град)
	0	5	10	15	20
28	.3610	. 3448	.3330	. 3251	.3203
30	.3333	. 3189	. 3085	. 3014	. 2973
32	.3073	. 2945	. 2853	. 2791	. 2755

Кулоновский коэффициент пассивного давления

φ (град)	δ (град)
	0	5	10	15	20
30	3.000	3,506	4.143	4,977	6.105
35	3,690	4.390	5,310	6,854	8,324

Предоставлено: Университет Прашанта Киена в Монреале Пуна, Индия

© Авторские права 2000-2021, Engineers Edge, LLC www.Engineersedge.com
Все права защищены
Заявление об ограничении ответственности | Обратная связь | Реклама | Контакты

Дата / Время:

Несущая способность почвы

Несущая способность, пластиковая опора, круг скольжения и удерживающие конструкции

НЕСУЩАЯ ЕМКОСТЬ ПОЧВ

Несущая способность зависит от поведения грунта под зданием и его взаимодействия с фундаментом. (Обратите внимание, что мы делаем различие между опорами и фундаментом.Термин «фундамент» в некоторых источниках может относиться к опорам.) Структурная нагрузка здания должна быть безопасной и экономичной, передаваться на землю без неприемлемой осадки.

Необходимо провести исследование площадки, чтобы выяснить, какой тип конструкции она поддерживает, ее нагрузку и допустимую величину перемещений. Для больших строительных конструкций необходимо провести геотехническое исследование площадки в соответствии с AS 1726-1993. Требования к классификации участка, а также к проектированию и строительству системы фундаментов для отдельного жилого дома, таунхауса и т.п. можно найти в AS 2870-1996 «Плиты и опоры для жилых домов — Строительство».

Предельная несущая способность для типового фундамента база — это среднее вертикальное давление на землю, которое приводит к отказу сдвигом, другими словами, среднее контактное давление между фундаментом и грунт, который вызовет разрушение грунта при сдвиге

максимальная допустимая несущая способность — максимальное значение контактного давления, которому может подвергаться почва без риска разрушение при сдвиге.Это полностью зависит от прочности почвы и представляет собой предельную несущую способность, деленную на соответствующий коэффициент безопасности.

Допустимое давление подшипника соответствует AS2870-1996 (Жилые плиты и опоры — Строительство) максимальное несущее давление который может поддерживаться фундаментом из предложенной системы опор при эксплуатационных нагрузках в расчетном диапазоне условий влажности почвы. Допустимое давление в подшипнике должно приниматься во внимание как условия площадки и способность строительной системы приспособиться урегулирование.

[начало страницы]

Распределение давления в почве

Давление на глубину h в фундаменте обусловлено весом здания. и собственный вес почвы над глубиной h.

Рисунок 1

Рисунок 1 иллюстрирует теорию распределения давления в фундаменте. Грунтовая масса действует как упругая среда. Распределенная нагрузка на круглую опору на массив почвы будет вызывать напряжения внутри почвы.Круги, известные как груши равного давления, показывают вертикальное давление ниже фундамента. Как видно давление от строительной нагрузки уменьшается (см. нижнюю диаграмму на рисунке 1), а давление от увеличивается собственный вес почвы. От давления баллона вы получите некоторое представление о глубине почвы, на которую воздействует опора. Ширина опоры определяет, на какой глубине давление от здания снижается до пренебрежение ценностью.Давление должно отслеживаться до глубины 2B. до 3B (B = ширина опоры)
Интернет-ссылка «Снижение давления на почву»

[начало страницы]

Лампы давления

Груша давления подает указание глубины почвы под опорой. Как можно заметить из рисунка 2 важно исследовать площадку на большую глубину. для больших опор. Глубина, на которой необходимо учитывать давление почвы зависит от размера предлагаемых опор.«Испытание на нагрузку на тарелку» * может дать вводящие в заблуждение результаты, если предложенная ширина опоры намного больше
, чем размер пластины. Отверстия должны Рис. 2 поэтому быть снят на глубину от 2 до В 3 раза больше ширины опоры. Лампочки давления, показанные на рисунке 1 указывают вертикальные напряжения в точках ниже основания.
* Испытание пластинчатых подшипников используется для оценки допустимой несущей способности. давление.

[начало страницы]

Теория пластического разрушения

Был проведен ряд анализов для определения надежного подшипника. емкость почвы qu, когда основание находится на поверхности, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3

Опора движется вниз в почву без сопутствующего вращения. Треугольный клин грунта непосредственно под основанием опускается вниз вместе с основанием и не деформируется, создавая зону пластического течения (I), которая не может двигаться наружу из-за пассивного сопротивления клина (II).

[начало страницы]

Теория круга скольжения

Другая теория — это метод скользящего круга, показанный на Рисунке 4 (а).С участием Метод круга скольжения приводит к тому, что фундамент разрушается, вращаясь вокруг некоторой поверхности скольжения. Поверхность скольжения принимается за дугу окружности. Почти весь фундамент отказы, показывающие вращательные эффекты. Фактический центр вращения немного выше основания фундамента и сбоку от него, как показано на рисунке 4 (б).

Рисунок 4

Это показано, чтобы дать вам некоторые теоретические базовые знания.Вывод всех уравнений для различных теорий выходит за рамки этой темы.

[начало страницы]

Свойства и прочность грунтов

Свойства и прочность грунтов показаны в таблицах ниже:

Таблица 1 Свойства связных глинистых грунтов
Материал	Государство	SPT (Нет)	CPT (МПа)	C (кПа)	ABP (кПа)
Аллювиальные глины	мягкий	2–4	0.3 — 0,5	20-40
	фирма	4–8	0,5 — 1	40-75	75 -150
Пахотные и третичные глины	жесткий	8–15	1-2	75–150	150–300
	очень жесткий	15–30	2–4	150–300	300–600
	жесткий	> 30	> 4	> 300	> 600

Таблица 2 Свойства песка
Упаковка	RD	SPT (Нет)	CPT (МПа)		SBP (кПа)
очень свободный
свободный	0.2 — 0,4	5–10	2–4	30–32	30–80
мед. Плотный	0,4 — 0,6	11–30	4–12	32–36	80–300
плотный	0,6 — 0,8	31–50	12–20	36-40	300–500
очень плотная	> 0.8	> 50	20	40	500

SPT CPT C

= Стандартный тест на проникновение = Тест на конусное проникновение = Связь по отношению к общему напряжению

ABP SBP

= Допустимое давление в подшипнике = Угол внутреннего трения (угол естественного откоса) = Безопасное давление в подшипнике

[начало страницы]

Давление на подпорные конструкции

Давление жидкости

Из опыта дайвинга мы знаем, что давление в жидкости (т.е.грамм. вода) становится больше, чем глубже мы ныряем. Рассмотрим вертикальную поверхность A-B стены на рисунке 5. Куб, расположенный на глубине h, оказывает давление w & times h (kN) на всех его поверхностях. Если одна грань куба касается стена будет оказывать давление на стену.

Плотность воды, _w = 1000 кг / м³ = 1 мг / м³
Вес 1000 кг массы равен 1000 и умножается на 9,81 = 9810 Н (масса = масса и ускорение свободного падения).Следовательно, удельный вес воды _w 9,81 кН / м³. Вместо того, чтобы использовать точную цифру для гравитационного При ускорении мы приближаем эту цифру к 10 м / с². Это обеспечивает запас прочности примерно 2%, а с другой стороны подходит десятичная система и упрощает вычисления. w — эквивалент плотность воды, которая в нашем случае всегда будет 10 кН / м³. в На правой диаграмме рисунка 1 давление на поверхности равно нулю, а на глубине h равно w & times h.Среднее давление в «смоченной зоне» между A и B — это w & times h (в кН на единицу площади).

Рисунок 5

[начало страницы]

Положение результирующей силы

На противоположной диаграмме показан центр тяжести треугольника по отношению к главной оси. Центр тяжести для всех треугольников находится на расстоянии 1/3 ^ряд от основания. (Любая сторона треугольника может быть основанием.) Параллельная линия от основания на 1/3 ^ряд высоты треугольника делит площадь на две равные части (A1 = A2). Ссылаясь на приведенный выше пример результирующая сила, равная & раз w h (кН), будет действовать в точке 1/3 ^ряд высоты от основания.

[начало страницы]

Пример 1

Плотина удерживает воду на своем вертикальная поверхность, как показано на рисунке 6.Плотина имеет высоту 4,5 метра, а уровень воды находится на 0,9 метра ниже вершины плотины.
Какое результирующее давление воды на метр длины дамбы?

Раствор
Эквивалентная плотность воды w равна 10 кН / м³

P = & times w & times h
= & times 10 & times 3,62
Рисунок 6 = 64,8 кН

[начало страницы]

Почвенное давление (горизонтальное)

Есть некоторое сходство между расчетом бокового давления в воде и почве.Однако очевидно, что давление на вертикальные поверхности из задержанных грунтов не могут быть определены с такой же точностью как с водой. Почвы различаются по характеру и весу и ведут себя совершенно по-разному. в этих различных условиях. Существует ряд теорий давления почвы. для расчета давления почвы, но только теория Ренкина будет иметь дело.
Так как плотность почвы может варьироваться, существует ряд различных единиц измерения. весовые показатели и не только по воде.Вместо использования w что касается плотности воды, будет использоваться для плотности почвы (см. также свойства почвы).

Рассмотрим массу почвы с горизонтальная верхняя поверхность. Если удельный вес почвы равен то элемент на глубине h ниже поверхности будет подвергнут вертикальное давление g & раз h. Этот стресс является основным основным стрессом. есть, т.е. ₁ = g h (знак умножения опущен).Конечно, есть и боковое напряжение. или незначительное главное напряжение ₃ . Соотношение между ₁ / ₃ для рисунка 7 почва в покое дается символ
K _o и называется коэффициентом давления земли в состоянии покоя. Боковое давление в почве в состоянии покоя равна K _o & раз h

[начало страницы]

Угол естественного откоса

Рассмотрим, например, почва удерживается вертикальной гранью AB на рисунке 8.Если стена (удерживающая грань AB) была удалена, тогда часть грунта, вероятно, обрушилась бы. После того, как почва обрушится, он примет линию BC, как показано. Угол между горизонталью и линией BC будет варьируются в зависимости от типа почвы. Этот угол называется углом естественный откос или угол внутреннего трения грунта.
Рисунок 8

[начало страницы]

Активное и пассивное давление на грунт

Созерцайте гладкую вертикальную стену, поддерживающую массу неподвижного грунта. в котором боковое давление на стену = K _o часЕсли позволить стене прогибаться, т.е. немного продвинуться вперед, там приведет к немедленному снижению значения бокового напряжения, но если стена слегка вдавлена ​​в почву, будет увеличение значение бокового давления.
Минимальное значение известно как активного давления грунта (E _a ), и значение равно _{K a} & раз h, где K _a ) = коэффициент активного давления грунта.

Теория

Ренкина в общих чертах утверждает, что коэффициент активного давления земли равен:

Активное давление грунта на глубине h (м) из-за ровной засыпки грунта следовательно:

Пассивное давление грунта (E _p ), которое равно K _p & раз h, где Kp = коэффициент пассивного давления грунта.

[вверх страницы]

Пример 2

Грунт массой 19 кН / м3 и имеющий угол естественного откоса 34, оказывает давление на 3.Вертикальный фасад стены высотой 6 метров.

Какова результирующая горизонтальная сила на метр длины стены?

Рисунок 9

E _a = 0,283 и раз 19 и раз 3,6 = 19,34 кН / м

Суммарная горизонтальная сила от рыхлой земли, действующая на стену. площадь:

P = 19,34 & times 3,6 = 34,84 кН

Расчет отдельных компонентов дает преимущества, особенно если вам нужно знать E _цифра .Сравните этот результат с давление жидкости в Примере 1. Как вы можете видеть, сила из-за гидростатической Давление (жидкости) намного меньше силы, создаваемой давлением земли. Этот результат внутреннего трения ( выше в песке, чем в глине) между зернами представляемой почвы фигурой Ка.

[начало страницы]

Ссылки в Интернете:
Вот демонстрация для расчета эффективное напряжение

[начало страницы]

Закройте это окно (скрин) если не нужно!

вернуться на главную страницу Механика грунтов

Расчетные модули

> Фундаменты> Общие опоры

Нужно больше? Задайте нам вопрос

Этот модуль обеспечивает анализ прямоугольного фундамента с приложенной осевой нагрузкой, покрывающими слоями, моментом и поперечной нагрузкой.Нажмите здесь, чтобы посмотреть видео:

Модуль позволяет перемещать положение приложения осевой нагрузки смещать от центра основания и обеспечивает автоматический расчет допустимого увеличения давления на грунт на основе размеров основания и / или глубины под поверхностью.

Модуль проверяет давление грунта при рабочей нагрузке, устойчивость к опрокидыванию, устойчивость при скольжении, изгиб на каждой из четырех сторон опоры, односторонний сдвиг в точке «d» от каждой из четырех поверхностей опоры и продавливание среза по периметру, расположенному в точке «d /». 2 фута от пьедестала лица.

Общий

f’c

Прочность бетона на сжатие в течение 28 суток.

fy

Предел текучести арматуры.

Ec

Модуль упругости бетона.

Плотность бетона

Плотность бетона используется для расчета собственного веса пьедестала и основания, когда выбран этот параметр.

Значения Phi

Введите значения уменьшения емкости, которые будут применяться к Vn и Mn.

Биаксиальный анализ

Выберите «Да» или «Нет», чтобы указать, нужно ли выполнять двухосный анализ. Если выполняется двухосный анализ, решение будет учитывать моменты, приложенные одновременно к двум ортогональным осям основания. Если двухосный анализ НЕ выполняется, решение будет рассматривать моменты, приложенные к двум ортогональным осям, как действующие не одновременно.

Длина кромки для M и V (отображается только при выборе двухосного анализа)

При расчете сдвига и момента для опор, где максимальные значения давления грунта возникают в углах, это значение указывает долю (в виде десятичной дроби) размера опоры от края для использования при расчете моментов и сдвигов из-за переменного давления грунта в этом область, край.Меньшее значение этой переменной приведет к более консервативному расчету, поскольку он будет ориентирован на более узкую полосу, которая испытывает наибольшее давление на грунт.

Щелкните для расчета (кнопка отображается только при выборе двухосного анализа)

Из-за итеративного характера вычислений, которые требуются для двухосного анализа, было бы нежелательно повторять весь анализ и проектирование каждый раз, когда изменяется входной параметр. Поэтому из соображений эффективности программа автоматически переходит в режим ручного пересчета при выборе двухосного анализа.Нажмите эту кнопку в любое время, когда вы захотите произвести пересчет с текущими входными параметрами.

Учитывать вес опоры при определении давления почвы на грунт

Выберите этот параметр, чтобы модуль рассчитал собственный вес основания и применил его как нагрузку, направленную вниз, при определении давления на грунт. Собственный вес будет умножен на коэффициент статической нагрузки в каждой из комбинаций нагрузок давления на грунт.

Примечание. Обычно следует выбирать этот вариант.Отмена выбора этого параметра может привести к неправильному расчету давления грунта на опоры с моментом. Если цель состоит в том, чтобы попытаться сравнить давление на грунт в грунте с допустимым чистым давлением, то было бы целесообразно использовать параметр на вкладке «Допустимые значения грунта» для «Увеличить подшипник за счет веса опоры».

Учитывать вес опоры при определении скольжения, опрокидывания и подъема

Выберите этот параметр, чтобы модуль рассчитал собственный вес основания и применил его как нагрузку вниз при определении факторов безопасности при скольжении, опрокидывании и подъеме.Собственная масса будет умножена на коэффициент статической нагрузки в каждой из комбинаций нагрузок на устойчивость.

Игнорировать проверки для скольжения

Выберите этот вариант, если скольжение не является конструктивным соображением по какой-либо конкретной причине.

Мин. Соотношение стали — температура / усадка

Введите минимальное соотношение температуры / усадки стали, рассчитанное с использованием полной толщины основания. Это вызовет предупреждающее сообщение, если секция недостаточно усилена.

Примечание. Эта проверка выполняется при условии, что будет предоставлен только один мат из заданного арматурного стержня. Если в конструкции предусмотрена чистая поднятия, например, на верхний мат, или если в любом случае будет предоставлен верхний мат, то имейте в виду, что программа все равно будет учитывать вклад одного мата в соблюдение требований по температуре и усадке. В этом случае может быть более удобным установить соотношение T&S на значение, представляющее половину от общего количества, зная, что двух матов будет достаточно для обеспечения полного требуемого количества.

Минимальный коэффициент безопасности при опрокидывании

Введите минимально допустимое отношение момента сопротивления к моменту опрокидывания. Если фактическое передаточное число меньше указанного минимального передаточного числа, появится сообщение о том, что устойчивость при опрокидывании не удовлетворена.

Минимальный коэффициент запаса прочности при скольжении

Введите минимально допустимое отношение силы сопротивления к силе скольжения. Если фактическое передаточное число меньше указанного минимального передаточного числа, будет выдано сообщение о том, что устойчивость скольжения не удовлетворена.

Считать ACI 10.5.1 и 10.5.3 минимальным усилением

Установите этот флажок, если вы хотите, чтобы модуль учитывал ACI 318, разделы 10.5.1 и 10.5.3 при определении минимального армирования.

Допустимые значения для почвы

Допустимая грунтовая опора

Введите допустимое давление на грунт, которому грунт может противостоять. Это сопротивление рабочей нагрузке, которое будет сравниваться с расчетным давлением грунта при рабочей нагрузке (нагрузки не учитываются при расчете прочности).

Увеличить опору за счет веса опоры

Щелкните [Да], чтобы модуль рассчитал вес одного квадратного фута (вид сверху) веса фундамента и прибавил его к допустимому значению несущей способности почвы. Это позволяет избежать ущерба грунту из-за собственного веса основания и полезно в ситуациях, когда в инженерно-геологическом отчете указаны допустимые значения чистого давления в опоре.

Сопротивление пассивному скольжению грунта

Введите значение пассивного давления почвы на сопротивление скольжению.Это значение будет использоваться для определения компонента сопротивления скольжению, создаваемого пассивным давлением почвы. Затем сопротивление скольжению из-за пассивного давления добавляется к сопротивлению скольжению из-за трения, чтобы определить общее сопротивление скольжению для каждой комбинации нагрузок.

Коэффициент трения грунт / бетон

Введите коэффициент трения между почвой и основанием, который будет использоваться при расчетах сопротивления скольжению.

Увеличение подшипников почвы

В этом разделе можно указать некоторые размеры, превышение которых автоматически увеличит допустимое давление на грунт.

Глубина основания основания под поверхностью почвы: Расстояние от низа основания до верха почвы. Это значение используется для определения допустимого увеличения давления на грунт и сопротивления пассивному скольжению грунта, но не используется в других расчетах в этом модуле.

Увеличение в зависимости от глубины основания: Предоставляет метод автоматического увеличения базового допустимого давления на грунт на основе глубины основания ниже некоторой контрольной глубины.Собирает следующие параметры:

Допустимое увеличение давления на фут: Определяет величину, на которую может быть увеличено базовое допустимое давление на грунт на каждый фут глубины ниже некоторой контрольной глубины.

Когда основание опоры ниже: Определяет необходимую глубину, чтобы начать реализацию постепенного увеличения допустимого давления на грунт на основе глубины опоры.

Пример: Предположим следующее: Базовое допустимое давление на грунт = 3 тыс. Фунтов силы.Основание основания находится на уровне 6 футов-0 дюймов ниже поверхности почвы. В геотехническом отчете указывается, что увеличение опорного давления на 0,15 тыс.футов допускается для каждого фута глубины, когда основание находится глубже 4 футов ниже поверхности почвы. Поскольку вы указали, что опора находится на 6 футов ниже поверхности почвы, модуль автоматически рассчитает скорректированное допустимое давление на грунт, равное 3 тыс.футов + (6 ‘- 4’) * 0,15 тыс.футов = 3,30 тыс.футов

Увеличение на основе размера фундамента в плане: Предоставляет метод автоматического увеличения базового допустимого давления на грунт на основе размеров фундамента, превышающих некоторый контрольный размер.Собирает следующие параметры:

Допустимое увеличение давления на фут: Определяет величину, на которую можно увеличить базовое допустимое давление на грунт для каждого фута длины или ширины, превышающей некоторый контрольный размер.

Когда максимальная длина или ширина больше, чем: Указывает требуемый размер, чтобы начать реализацию постепенного увеличения допустимого давления на грунт на основе размера основания.

Пример: Предположим следующее: Базовое допустимое давление на грунт = 3 тыс. Фунтов силы.Размеры опоры 12 футов 0 дюймов x 6 футов 0 дюймов. В геотехническом отчете указывается, что увеличение несущего давления грунта на 0,15 тыс.футов допускается для каждого фута, если наибольший размер основания в плане превышает 4 фута. Модуль автоматически рассчитает скорректированное допустимое давление на грунт, равное 3 тыс. Фунтов / футов + (12 футов — 4 футов) * 0,15 тыс. Фунтов / футов = 4,2 тыс. Фунтов / футов.

Примечание. Увеличение в зависимости от глубины основания и размеров в плане суммируется.

Размеры опоры

На этой вкладке вы вводите размеры фундамента и пьедестала.

Ширина, длина и толщина: определяет габаритные размеры основания

Местоположение нагрузки: определяет смещение от центра основания, к которому приложена осевая нагрузка. Если двухосный анализ НЕ используется, то можно использовать только одно направление.

Размеры постамента: Если бетонный постамент опирается на основание, здесь можно указать его размеры. Размеры px и pz используются для определения мест на всех четырех сторонах, где рассчитываются односторонний сдвиг, двухсторонний сдвиг и изгибающий момент.Если вы введете ненулевую высоту, вы можете выбрать, чтобы вес этой призмы был рассчитан и добавлен как статическая нагрузка. Любые приложенные перекрывающие нагрузки будут исключены из области, определенной как размер основания по осям xx и yy, независимо от указанной высоты призмы.

Примечание. Если опора не определена, то центр опоры будет рассматриваться как поверхность опоры при определении критических мест для проверки сдвига и изгиба.

Учитывать вес опоры при определении: эта опция позволяет пользователю указать, следует ли учитывать собственный вес опоры при определении давления почвы на опору, и отдельно, должен ли собственный вес опоры учитывать учитываться при проверке скольжения, опрокидывания и подъема.

Арматура опоры

На этой вкладке можно указать армирование в каждом направлении основания.

Прикладные ВЕРТИКАЛЬНЫЕ нагрузки

На этой вкладке можно указать осевую нагрузку, приложенную к месту основания, и нагрузку перекрытия, приложенную ко всему размеру основания в плане (за исключением области, обозначенной как основание).

Введите нагрузки с положительным знаком для нисходящего направления.

Примечание! Этот модуль не позволит поднять сетку на опору. Если результат учтенных осевых нагрузок (статическая, динамическая, ветровая и т. Д.) Дает отрицательный знак нагрузки, модуль не будет пересчитывать и сообщит вам, какая комбинация нагрузок привела к чистому подъему.

Прикладные изгибающие нагрузки

Эта вкладка позволяет вводить прикладные моменты.

Прикладные СДВИГАТЕЛЬНЫЕ нагрузки

На этой вкладке можно ввести приложенные поперечные силы.Эти нагрузки прилагаются к месту расположения пьедестала. Если указана высота основания, сдвиг будет применен на этой высоте и создаст момент на основании, равный поперечной нагрузке * (толщина основания + высота основания).

Сочетания нагрузок — Сервис

Это стандартная вкладка сочетания нагрузок, используемая в Библиотеке проектирования конструкций. Вкладка «Комбинации сервисов» используется для расчета давления грунта, которое сравнивается с допустимым давлением грунта.«Увеличение почвы» — это коэффициент, который может быть определен индивидуально для каждой комбинации нагрузок и применяется к допустимому несущему давлению почвы.

Сочетания нагрузок — с учётом

Это стандартная вкладка сочетания нагрузок, используемая в Библиотеке проектирования конструкций для расчета прочности. Эти сочетания нагрузок используются для расчета моментов и сдвигов в основании для определения напряжений и требуемой арматуры.

Примечание. Модуль General Footing применяет факторные нагрузки к основанию и определяет эксцентриситет, отличный от тех, которые были определены с использованием эксплуатационных нагрузок для проверки давления грунта.

Вкладка результатов

На этой вкладке представлена ​​сводка всех рассчитанных значений. Сообщаются отношения напряжений, приложенные и допустимые значения и комбинация нагрузок для этих основных значений.

Вкладка «Давление на грунт»

На этой вкладке суммируются расчетные рабочие нагрузки на несущее давление грунта для моментов и сдвигов, приложенных вокруг указанной оси, для каждой комбинации нагрузок.

Устойчивость к опрокидыванию

На этой вкладке представлены расчеты опрокидывания и устойчивости опоры к моменту сопротивления вокруг каждой оси и для каждой комбинации нагрузок. Обратите внимание, что используемые здесь сочетания нагрузок генерируются внутри компании, а НЕ из служебных сочетаний нагрузок, которые вы ввели с целью оценки давления в грунте.

Обратите внимание, что программа настроена на индивидуальный поиск опрокидывающих сил и сил сопротивления.Например, возьмем ситуацию, когда основание подвергается равным и противоположным сдвигам на заданной высоте. Здравый смысл подсказывает, что эти силы нейтрализуют друг друга, и опора не испытывает никакого опрокидывающего момента от них. Но программа рассматривает одну из двух равных и противоположных сил как опрокидывающую силу, а другую — как силу сопротивления. Таким образом, для этих двух сил сообщается чистый опрокидывающий момент, но момент сопротивления ТАКЖЕ учитывает влияние противоположной нагрузки, поэтому учет, используемый для определения коэффициента опрокидывания, является правильным.

Выдвижная планка устойчивости

На этой вкладке представлены расчеты приложенной устойчивости опоры к скольжению и сопротивления скольжению в каждом направлении оси и для каждой комбинации нагрузок. Обратите внимание, что используемые здесь сочетания нагрузок генерируются внутри компании, а НЕ из тех комбинаций рабочих нагрузок, которые вы ввели с целью оценки давления на грунт.

Упор для изгиба опоры

На этой вкладке представлена ​​сводная информация о рассчитанном факторизованном моменте нагрузки на всех четырех краях периметра опоры для каждой комбинации нагрузок.Он указывает, вызывает ли названная комбинация нагрузок напряжение на верхней поверхности основания или на нижней.

Примечание. В случаях, когда напряжение возникает в верхней части фундамента, проверка на изгиб будет основываться на предположении, что определенный арматурный мат предусмотрен на верхней поверхности фундамента. Пользователь должен просмотреть результаты и определить, действительно ли для каких-либо комбинаций нагрузок требуется верхний мат из арматуры или основание может быть усилено только нижним матом.

Упор для ножниц

На этой вкладке представлена ​​сводная информация о рассчитанном факторизованном сдвиге нагрузки на всех четырех краях периметра опоры для каждой комбинации нагрузок. Также рассчитывается двусторонний сдвиг или сдвиг при продавливании.

Вкладка «Эскиз»

.