Расчёт нагрузки на фундамент разного типа 🔨 Как выполняется расчёт
Неприятно наблюдать, как в недавно построенном доме появляются на стенах трещины. Самое печальное в этой ситуации, что исправить практически ничего изменить нельзя, а если и можно что-то сделать, то это весьма проблематично.
Оглавление:
- Как выполняется расчет
- Расчет нагрузки для ленточного фундамента
- Расчет нагрузки для столбчатого фундамента
- Расчет нагрузки для свайного фундамента
- Анализ грунта
- Определение несущей способности грунта
- Наши услуги
А ведь всего этого можно было избежать, если бы изначально расчету нагрузки на фундамент было уделено достаточно внимания.Ознакомьтесь с материалом о том зачем это делается, а также как грамотно и верно выполнять расчёт нагрузки на фундамент.
Как выполняется расчет
Что включается в такой расчет, и что нужно учитывать? Рассмотрим некоторые параметры.
- У различных видов грунта отличная друг от друга несущая способность, поэтому нельзя опираться на тот факт, что у друга дом на мелкозаглубленном ленточном фундаменте стоит уже несколько лет, и ничего.
- Учитывая вес строительных материалов, проводится вычисление массы строения.
- Какая снеговая нагрузка на кровлю в регионе. Тип, и форма крыши играют огромную роль в таком подсчете.
- Ветровая нагрузка. Любой дом, особенно высокий, испытывает ощутимые нагрузки в ветреную погоду, а если ветер постоянно дует в одну и ту же сторону, то фундамент будет подвержен дополнительной нагрузке. Особенно это ощутимо в легких домах, с не очень прочным фундаментом.
- Вес мебели, сантехники и отделочных материалов.
Полученные данные и собранная информация служит для учета несущей характеристики, размера и опорной площади возводимого фундамента. Пренебрежение этими требованиями приводит к ситуациям, описанным в начале статьи.
Расчет нагрузки для ленточного фундамента
При расчете нагрузки на ленточный фундамент, нужно определить количество заливаемого бетона, для чего нужно узнать общую площадь с учетом установленной опалубки. Полученную цифру (в м3) нужно умножить на массу 1 м3, которая колеблется в пределах 2000–2500 кг. При расчете фундамента лучше перестраховаться, поэтому за основу возьмем 2500 кг.
Потребуется узнать полную массу дома, снеговую нагрузку на крышу и давление ветра. Эти 4 показателя слаживаются и делятся на площадь основания. Выглядит это так:
(масса фундамента + масса дома + снеговая + ветровая нагрузка) / площадь основания = искомая цифра.
Поскольку расчет получается приблизительным, нужно иметь запас прочности около 25%.
Расчет нагрузки для столбчатого фундамента
Для того чтобы определить нагрузку на столбчатый фундамент, придется умножить площадь сечения столба на его высоту, в результате чего станет известен объем одной опоры. Полученные данные умножаются на цифру, обозначающей плотность материала, из которого сделаны столбы (q). Таким образом произведен расчет нагрузки для одного столба, а чтобы узнать расчетную нагрузку всего фундамента, результат перемножим на количество опор.
Если при расчете получилось, что фундамент не соответствует требованиям, то можно увеличить сечение столбов или увеличить число опор, сократив между ними расстояние.
Расчет нагрузки для свайного фундамента
Расчет нагрузки на свайный фундамент выполняется таким образом:
- Полная масса будущего здания умножается на коэффициент запаса надежности.
- Опорная площадь 1 квадратного сечения сваи определяется путем перемножения размеров двух сторон. При использовании круглых свай опорная площадь одной из них вычисляется по формуле: R2×3,14. Затем полученные данные умножаются на количество используемых свай, задействованных в фундаменте.
- Теперь необходимо узнать нагрузку на 1 см2 грунта, для чего масса здания делится на опорную площадь фундамента, и удостовериться, что нормативная допустимая нагрузка на грунт в норме.
Одной из особенностей свайного фундамента является правильный выбор сечения и длины свай, для чего нужно знать особенности грунта. Например, в некоторых районах, свая длиной в 3 м может не дойти до твердого основания, и приобретать опоры нужно только после предварительной геологической разведки.
В случае необходимости грунт можно уплотнить путем вбивания дополнительных, не предусмотренных проектом свай, но это приведет к дополнительным, незапланированным затратам.
Анализ грунта
Проектируя фундамент, можно самостоятельно выполнить геодезический анализ грунта, узнав:
- Тип почвы.
- Уровень расположения грунтовых вод.
Также необходимо узнать уровень промерзания грунта, в чем могут помочь карты с такими данными.
Рис. Уровень промерзания грунта в России
Используя ручной бур, по периметру площадки и в центре делается несколько скважин, глубиной до 2,5 м, в результате чего можно увидеть, какой тип почвы, а на следующий день можно увидеть, появилась ли в ней вода, и какой ее уровень.
Рис. Слои почвы в Московской области
Что касается типа почвы, то разобраться в этом непростом вопросе поможет дополнительная информация:
- Если при извлечении бура почва рассыпается – это песчаный грунт.
- Из извлеченного грунта можно скатать цилиндр, но при этом он весь покрывается трещинами – это супеси.
- Получается скатать цилиндр, но при попытке согнуть он ломается – это легкий суглинок.
- Скатанный цилиндр на изгибе покрывается многочисленными трещинами – это тяжелый суглинок, в составе которого много глины.
- Цилиндр скатывается легко, на изгибе не ломается и не трескается – перед нами глинистый грунт.
Используя полученные данные, можно определить какой тип фундамента лучше всего сделать на этом участке и нужно ли делать для него дренажную систему.
Определение несущей способности грунта
Ниже приведена таблица, с помощью которой можно разобраться с несущей способность грунта.
Тип почвы | Несущая способность |
---|---|
Супесь | От 2 до 3 кгс/см2 |
Щебенистая почва с пылевато -песчаным заполнителем | 6 кгс/см2 |
Плотная глина | От 4 до 3 кгс/см2 |
Щебенистая почва с заполнителем из глины | От 4 до 4.5 кгс/см2 |
Среднеплотная глина | От 3 до 5 кгс/см2 |
Гравийная почва с песчаным заполнителем | 5 кгс/см2 |
Влагонасыщенная глина | От 1 до 2 кгс/см 2 |
Гравийная почва с заполнителем из глины | От 3.6 до 6 кгс/см2 |
Пластичная глина | От 2 до 3 кгс/см2 |
Крупный песок | Среднеплотный — 5, высокоплотный — 6 кгс/см2 |
Суглинок | От 1. 9 до 3 кгс/см2 |
Средний песок | Среднеплотный — 4, высокоплотный — 5 кгс/см2 |
Песок, супеси, глина, суглинок, зола | От 1.5 до 1.9 кгс/см2 |
Мелкий песок | Среднеплотный — 3, высокоплотный — кгс/см2 |
Сухая пылеватая почва | Среднеплотная — 2.5, высокоплотная — 3 кгс/см2 |
Водонасыщенный песок | Среднеплотный — 2, высокоплотный — 3 кгс/см2 |
Влажная пылеватая почва | Среднеплотная — 1.5, высокоплотная 2 кгс/см2 |
Водонасыщенная пылеватая почва | Среднеплотная — 1, высокоплотная — 1.5 кгс/см2 |
Таблица 1: Расчетное сопротивление разных видов грунтов
Наши услуги
Компания «Богатырь» предоставляет услуги по погружению железобетонных свай – мы забиваем сваи, выполняем лидерное бурение и привезем непосредственно на строительную площадку сваи, с помощью которых и соорудим свайный фундамент. Если вы заинтересованы в том, чтобы проектировка, гео разведка и монтаж свайного фундамента был выполнен высококвалифицированными специалистами, то отправьте запрос или позвоните нам, воспользовавшись формой и контактными данными, указанными внизу сайта.
Особенности и методики расчета нагрузки на фундамент, формулы расчета, онлайн калькулятор
Содержание
- Расчет нагрузки на фундамент
- Типы нагрузок
- Формула расчета
- Онлайн калькулятор нагрузки
- Советы по расчетам
При проведении строительных работ по возведению сооружений различного типа достаточно важно выполнить расчет нагрузки, оказываемой на фундамент.
Этот показатель необходим для того, чтобы спроектировать фундамент: геометрические размеры, тип, площадь подошвы и многие другие моменты. Результатом проводимого расчета становится показатель нагрузки на квадратный метр грунта.
Расчет нагрузки на фундамент
Типы нагрузок
В независимости от того, какое сооружение, оно так или иначе оказывает давление на основание грунт. В результате этого происходит проседание и последующая деформация важных несущих конструкций. Расчет оказываемого давления проводится с учетом того, какие есть их разновидности.
Различают следующие силы, которые воздействую на основание:
- Статическая – вес основной конструкции и многих других ее элементов определяют давление, которое появляется.
- Динамическая – еще один тип нагрузки, которую также учитывают при расчете. Возникает дополнительное давление на основаниепри различных колебаний, которые возникают по причине работы различных устройств.
При умеренном климате следует учитывать и нагрузку, которая возникает при выпадении большого количества осадков. Примером назовем снег на крыше – он может создавать сильное давление на основание.
Еще при выполнении расчетов следует учитывать давление, которое оказывается предметами в доме. Этот показатель также следует учитывать.
Совокупность этих показателей и определяет то, какое давление будет оказываться на фундамент.
Есть довольно много формул расчета оказываемой нагрузки на дно. Зачастую при расчете требуется следующая информация:
- Глубина залегания грунтовых вод и тип почвы.
- Регион, в котором проводятся строительные работы.
- Планировка зданий, тип кровли и используемого материала при создании стен, этажность.
- Материалы, из которых изготавливаются важные элементы конструкции.
Примером можно назвать следующие входные данные:
- Здание одноэтажное.
- При возведении несущих конструкций используют полнотелый кирпич, толщина которых составляет 40 см.
- Габариты дома составляют 10 на 8 метров.
- Перекрытие подвала представлено железобетонными плитами.
- Перекрытие первого этажа представлено железобетонными балками, поверх которых укладываются деревянные доски.
- Крыша представлена двускатной конструкцией. Материал представлен металлочерепицей, уклон составляет 25 градусов.
- Тип грунта суглинки, пористость которых составляет 0,5
- Предполагается создать фундамент из мелкозернистого фундамента, толщина будет равна толщине стен.
Рассчитывается несколько показателей. Примером можно назвать определение площади основания. Она определяется с учетом несущей способности грунта.
Формула расчета
Сама формула, по которой определяется площадь основания, выглядит следующим образом:
S > Уn · F / (Уc · R0)
В данной формуле используется коэффициент условий работ (Уc), а также коэффициент надежности (Уn), который в данном случае 1,2. Важным показателем можно назвать нагрузку (F), представленная сочетанием показателей веса дома и веса фундамента, а также других нагрузок.
В формуле R0указывает расчетное сопротивление грунта под основанием фундамента. Кроме учитывается площадь основания, которая обозначается буквой S.
При использовании данной формулы получают расчетный показатель площади основания, которого должно быть достаточно. На практике берется большее значение для обеспечения запаса прочности. Вся необходимая информация, касающаяся табличных данных, берется их таблиц. Примером назовем коэффициент условной работы, который зависит от типа грунта.
Вес конструкции зависит от площади конструкции, а также плотности используемого материала. Зная площадь основания и плотность, к примеру, используемого бетона, вычисляется оказываемое давление.
Глубина залегания зависит от уровня залегания грунтовых вод и промерзания почвы. При этом для каждого типа фундамента показатель глубины залегания существенно отличается.
Расчет нагрузки на грунт представляет собой сочетание нескольких показателей:
- Давление, оказываемое стенами. Рассчитывается она путем перемножения показателя объема стен и удельного веса, который берется из таблицы. Полученный результат делят на длину всех сторон периметра и умножают на показатель толщины.
- Стоит учитывать тот момент, что на грунт оказывает влияние и вес фундамента. Он представлен произведением объема конструкции на удельную плотность. Для того чтобы рассчитать нагрузку на один квадратный метр грунта, следует разделить полученный результат на площадь основания.
- Кровля также оказывает давление на основание. Провести расчет этого показателя достаточно сложно, так как давление распределяется между сторонами фундамента, на которые опираются стропила. В случае двускатной крыши это обычно две противоположные стороны. Оказываемое давление определяется следующим образом: проекция крыши, которая отнесена к площади нагруженной стороны фундамента, умножается на удельный показатель веса материала.
- При проведении расчетов учитывается и нагрузка, которая оказывается снегом. Площадь снежного покрова зависит от площади кровли. Оказываемое воздействие заключается в делении площади снежного покрова на площадь нагруженных сторон фундамента, после чего результат умножается на удельную снеговую нагрузку.
В целом расчеты довольно сложны и точно существенно теряется в случае выбора коэффициентов. Также не стоит забывать о допущении математических ошибок. Именно поэтому следует использовать онлайн-калькуляторы, которые в последнее время пользуются большой популярностью.
Онлайн калькулятор нагрузки
Рассчитать рассматриваемый показатель можно путем использования специальных онлайн-калькуляторов. Примером можно назвать сервис: http://prostobuild.ru/onlainraschet/204-raschet-nagruzki-na-fundament.html или http://www.gvozdem.ru/stroim-dom/kalkulyatory/sbor-nagruzok-na-fundament.php.
Особенностями второго онлайн-калькулятора назовем следующие моменты:
- Программа учитывает планировку сооружения и тип используемых материалов при строительстве.
- Рассматриваются все нагрузки, который оказываются на основание. Данный онлайн-калькулятор позволяет рассчитывать нагрузку стен, кровли, отделочных и других материалов.
На рассматриваемом сервисе есть поля, в которых указывается важная информация, а также таблицы с важной информацией, нужные формулы и многое другое.
Советы по расчетам
youtube.com/embed/75wplTMc4n4?autohide=2&autoplay=0&mute=0&controls=1&fs=1&loop=0&modestbranding=0&rel=1&showinfo=1&theme=dark&wmode=&playsinline=0″ frameborder=»0″ allowfullscreen=»» allow=»autoplay; encrypted-media; picture-in-picture» title=»»>Вышеприведенная информация определяет то, что расчеты довольно сложны. При получении не круглых чисел рекомендуется брать значения с запасом, так как нужно создавать фундамент с запасом.
Также после появления онлайн-калькулятора не рекомендуется вычислять нужные показатели самостоятельно по формулам, так как подобным образом можно избежать погрешностей и других проблем.
В заключение отметим, что все строительные работы по возведению сооружений и созданию оснований предусматривают выполнение расчетов. Если этого не проводить, то есть вероятность сильной просадки, что станет причиной повреждения несущих и других конструкций.
Калькулятор несущей способности свободного грунта для расчета фундамента с использованием метода Терцаги для расчета опорной нагрузки
Как спроектировать фундамент на фундаменте?Для устойчивости всех конструкций требуется фундамент, и эти фундаменты выдерживают статическую нагрузку (собственный вес) конструкции и любые приложенные динамические нагрузки. Фундаменты могут быть мелкозаглубленными или глубокими, примером мелкозаглубленного фундамента является простой фундамент. Нагрузки, действующие на конструкцию, следуют по пути нагрузки в фундаменты, где они разрешаются в грунт. Фундамент должен опираться на твердые и устойчивые слои, и для обоснования фундамента требуется расчет несущей способности. Фундаменты обычно изготавливают из железобетона.
Несущая способность — это максимальное давление, которое грунт может выдержать до разрушения. Инженеры-геотехники используют свое понимание несущей способности для проектирования фундаментов, чтобы безопасно передавать нагрузки (например, собственный вес конструкции) от фундаментов зданий в нижележащие грунты.
Что такое выход из строя земной опоры?Фундаменты зданий передают на подстилающий грунт два вида сил посредством опорного давления грунта:
- Напряжение сжатия: Создается за счет сил, действующих перпендикулярно ориентации слоев почвы, уплотняющих почву и сжимающих ее вместе. Разрушение при сжатии происходит, когда сжимающее напряжение превышает прочность грунта на сжатие.
- Напряжение сдвига: Напряжения сдвига действуют вдоль плоскости по периметру фундамента, и разрушение при сдвиге происходит, когда напряжение сдвига по этому периметру превышает прочность грунта на сдвиг.
Фундаменты зданий передают на нижележащий грунт два типа сил посредством опорного давления грунта:
- Напряжение сжатия: Возникает от сил, действующих перпендикулярно ориентации слоев грунта, уплотняя грунт и сжимая его вместе . Разрушение при сжатии происходит, когда сжимающее напряжение превышает прочность грунта на сжатие.
- Напряжение сдвига: Напряжения сдвига действуют вдоль плоскости по периметру фундамента, и разрушение при сдвиге происходит, когда напряжение сдвига по этому периметру превышает прочность грунта на сдвиг.
Существует три типа условий нарушения несущей способности:
- Разрушение при продавливании: Обычно это происходит в рыхлых песках, слоях прочного грунта, подстилаемых слабым грунтом, и в слабых глинах, которые нагружаются медленно. Разрушение в этих условиях развивается постепенно из-за высокой сжимаемости этих грунтов. Во время этого режима отказа на уровне земли практически не наблюдается нарушений, но конструкции испытывают высокие уровни осадки.
- Местное разрушение при сдвиге: Этот вид разрушения возникает в несвязных грунтах, а также в рыхлых и среднеплотных грунтах. Этот метод имеет четко определенную поверхность сдвига, которая развивается под землей, которая может быть или не быть видна на поверхности земли. Местное разрушение при сдвиге происходит постепенно, поскольку основание продолжает испытывать осадку и движение вдоль плоскости сдвига.
- Общее разрушение при сдвиге: Этот тип разрушения обычно происходит в плотных несвязных грунтах и недренированных связных грунтах, общее разрушение при сдвиге характеризуется четко определенной плоскостью сдвига с явными нарушениями на поверхности земли. Этот тип отказа возникает внезапно и может вызвать значительное вращение конструкции.
Расчет допустимого давления на грунт под фундаментом возможен с использованием коэффициентов несущей способности Терцаги:
Общее уравнение несущей способности Терцаги может быть записано как q f = cN c S c + yDN q + 0.5yBN y S y
- Определить профиль фундамента: Определить ширину (В) фундамента, его глубину (D) и рассчитать интенсивность нагрузки, действующей на грунт в основании фундамента (q f ) и дополнительную вскрышу (yD).
- Определите зоны разрушения: Уравнения Терцаги учитывают только общий случай сдвига и три зоны разрушения. Зона продавливающего сдвига существует непосредственно под фундаментом. Зона радиального сдвига существует от краев фундамента наружу. Зона линейного сдвига находится за пределами зоны радиального сдвига.
Рассчитайте коэффициенты формы Терцаги: Коэффициенты формы Терцаги S c и S y можно непосредственно рассчитать с помощью приведенных ниже таблиц коэффициентов формы Терцаги:
Расчет коэффициентов несущей способности Терцаги: Для расчета коэффициентов несущей способности можно использовать следующую таблицу:
- Повторить расчет: Расчет следует повторить для каждого слоя грунта под фундаментом с учетом распределения нагрузки по модулю грунтового основания или углу трения для рассеивания нагрузки.
Допустимое опорное давление можно определить как для мелких, так и для глубоких фундаментов с помощью уравнений несущей способности Терцаги.
Калькулятор несущей способности — База знаний ClearCalcs
В этом листе оценивается предельная несущая способность мелкозаглубленного фундамента в условиях нагрузки от низкой до умеренной.
Общие примечания
- Этот лист следует использовать только для оценки несущей способности мелкозаглубленного фундамента (например, фундаменты на колоннах, плитно-матовые фундаменты, фундаменты из плит на грунте, фундаменты на подушках, траншейные фундаменты из щебня и фундаменты из мешков с землей).
- Предельная несущая способность мелкозаглубленного фундамента – это максимальная нагрузка на единицу площади грунта основания, при которой в фундаменте произошло разрушение при сдвиге.
- Уравнение несущей способности Мейергофа использовано для оценки несущей способности мелкозаглубленного фундамента.
- Вес фундамента игнорируется во всем калькуляторе.
- Влияние уровня грунтовых вод следует учитывать для участков, на которых расположен постоянный или сезонный уровень грунтовых вод.
Основы уравнения несущей способности Мейергофа
- Калькулятор ClearCalcs рассчитает следующие факторы на основе введенных пользователем данных.
- Коэффициенты несущей способности (на основе угла внутреннего трения грунта основания).
- Коэффициенты формы (на основе геометрии фундамента и угла внутреннего трения грунта фундамента).
- Факторы глубины (на основе ширины и глубины фундамента).
- Коэффициенты наклона (на основании угла наклона нагрузки на фундамент)
- После этого будет рассчитано эффективное напряжение в нижней части фундамента и предельная несущая способность мелкозаглубленного фундамента.
Требуется ввод от пользователей
Геометрические детали фундамента
- Пользователь должен указать глубину, длину и ширину фундамента, как показано на рисунке ниже.
- Здесь следует отметить, что больший размер фундамента следует вводить в качестве длины фундамента, а меньший размер фундамента следует вводить в качестве ширины фундамента.
Свойства грунта основания
- Пользователь должен указать свойства грунта основания, как показано на рисунке ниже.
- Угол внутреннего трения, сцепление и удельный вес грунта основания. Можно ввести на основе доступного геотехнического интерпретационного отчета об объекте. Пользователи также могут использовать другие наши шаблоны Geotech (например, подпорную стенку типа L, шаблоны проектирования Gravity RW Masonry Blocks ) для оценки свойств грунта фундамента.
- Угол наклона нагрузки — это угол, под которым нагрузка передается на фундамент. В случае вертикальных нагрузок угол наклона нагрузки следует вводить как 0, .
Расчет предельной несущей способности грунта основания
После ввода ключевых геометрических свойств и свойств грунта фундамента калькулятор несущей способности ClearCalcs вычисляет эффективное напряжение (q) в основании фундамента и предельную несущую способность (qu) грунта фундамента, используя уравнение Мейергофа (показано на рисунке ниже).
Расчет максимально допустимой нагрузки на основе предельной несущей способности
Максимально допустимую нагрузку на заданную площадь основания фундамента можно рассчитать, введя определенный пользователем коэффициент запаса прочности, как показано ниже.
Пример проекта (Пример 3.2, Б. М. Дас, 2011 г. – Принципы проектирования фундаментов)
Квадратный фундамент размером 2 м х 2 м в плане. Грунт, поддерживающий фундамент, имеет угол трения 25 градусов и эффективное сцепление 20 кПа. Удельный вес грунта 16,5 кН/м3. Определить допустимую общую нагрузку на фундамент с коэффициентом запаса прочности (FS) 3. Предположим, что глубина фундамента (DF) составляет 1,5 м и в грунте происходит общее разрушение при сдвиге.
1. Ввод от пользователя — Геометрия фундамента:
2. Ввод от пользователя — Базовые свойства почвы:
3. Затем рассчитываются параметры несущей способности на основе угла трения грунта основания, размеров фундамента и угла наклона нагрузки.