Арматура в фундаменте расчет: Расчет арматуры для ленточного фундамента частного дома

Расчет количества арматуры для ленточного фундамента

Одним из главных факторов для долговечности любой постройки является не само сооружение, а основание, на котором оно стоит. Чем оно крепче, тем более солидный дом можно будет на нем построить. Расчет армирования ленточного фундамента – это процедура подсчета количества арматуры, которая потребуется в строительных работах. Конечно, можно произвести подсчеты при помощи онлайн-калькулятора (их достаточно в сети Интернет), но гораздо надежнее – выполнит их вручную, тем более это не слишком сложно.

Содержимое

  • 1 Расчет арматуры для ленточного основания
    • 1.1 Количество поясов
    • 1.2 Подсчет количества арматуры
    • 1.3 Пример расчета
  • 2 Советы специалистов

Расчет арматуры для ленточного основания

При расчетах ленточного фундамента важны следующие параметры:

  • класс и сечение прутьев;
  • способ укладки и вязки;
  • требуемый объем материалов.

При возведении невысоких зданий обычно используют металлопрокат с сечением 12. Для продольных отрезков больше подходят прутья с ребристой поверхностью, поперечным и вертикальным отрезкам – гладкие, с меньшим сечением.

Когда выбирается арматура для фундамента, расчет необходимо производить с учетом одного фактора: ее площадь должна составлять 0,1% от площади сечения каркаса. Чтобы посчитать этот параметр, необходимо высоту основания умножить на ширину. Так, если глубина составляет 80 см, а ширина 50 см, то получится: 80*50=4000 см². Минимальная площадь в таком случае составит: 4000*0,1=4,0 см². Зная эту цифру, можно более точно определиться с объемом металлопроката и его сечением.

Количество поясов

В расчет армирования фундамента также входит число поясов, их может быть 1,2 или 3. Один пояс делается для совсем небольших одноэтажных построек. Два пояса – для более тяжелых. Два ряда позволяют более равномерно распределить нагрузку в мелком и среднезаглубленном фундаменте. Три пояса используются для глубоких оснований.

Подсчет количества арматуры

Расчет арматуры фундамента должен учитывать длину всех стен и перегородок постройки.

  1. Замерьте периметр основания постройки, включая внутренние стены. Для получения метража горизонтальных несущих прутьев умножьте полученное значение на 4.
  2. Разделите значение периметра на расстояние, через которое будет выполняться вязка. Умножьте это число на 4 – так вы посчитаете, сколько требуется перемычек.

Пример расчета

Допустим, нам требуется арматура на фундамент, расчет которой ведется для небольшой постройки: со сторонами 6 и 8 метров и двумя перегородками 4 и 6 метров. Длина периметра составит: (6+8)*2 +(4+6)=38 метров. В таком случае протяженность горизонтального пояса получится 152м.

Обычно данный металлопрокат продают в нарезке по 6 м. То есть на сторонах с длиной 8 метров нужно будет выполнять стык арматуры с 2-ухметровыми остатками. Они останутся от нарезки кусков для 4-ехметровых перегородок. Получается (4+4)*2=8. Это количество стыков. Важно учитывать, что для каждого из них необходимо делать нахлест, минимум по 0,5 м в каждую из сторон. В итоге получаем 152+8=160 метров или 27 прутьев арматуры. Это и есть расчет расхода арматуры на фундамент.

Советы специалистов

  1. Лучший способ вязки – под углов 90 градусов друг к другу, это позволит сделать более надежный фундамент.
  2. Связывать арматуру лучше проволокой, а не при помощи сварки. Она делает места стыков более хрупкими. Лучше использовать стальную отожженную проволоку.
  3. Расчет количества арматуры на фундамент должен проводиться уже на месте будущего дома, так как теоретические предположения могут отличаться от фактических. Например, если грунт плохой, может потребоваться 3 пояса армирования.
  4. В качестве опоры для прутьев обычно используют части кирпичей. Более оптимальный вариант – специальные ластиковые держатели.

Крепкий дом – это сооружение, в основании которого было выполнено грамотное армирование фундамента, расчет арматуры был верным и все работы выполнялись специалистами.

Видео по армированию фундамента:

Расчет арматуры, арматура для фундамента, технологии, виды, описание, вязка

Главная / Статьи / Расчет арматуры

Расчет арматуры в строительстве

Девятнадцатый век стал известен в мире появлением новых технологий в строительной отрасли во многом благодаря применению бетона. Не только привычные одноэтажные частные дома, но и многоэтажные строения различного назначения стали появляться по всему миру. Чтобы разнообразить, улучшать свойства бетона, его качественные характеристики, начали использовать арматуру. Арматура – вспомогательная часть железобетонных конструкций, которая необходима для восприятия растягивающих усилий.

Различают стальной ее вид и неметаллический. Использование металлических стержней дало возможность снизить величину и объемы несущих частей зданий, их вес. Вместе с этим повысилась общая прочность конструкций.

История свидетельствует о получении первого патента на сооружение из бетона с металлическими прутьями в 1867 году, но в России в 1802 их применяли еще при строительстве перекрытия Царскосельского дворца. Постепенно вопрос стали широко изучать ученые всего мира, а затем применять на практике по странам Европы.

Применение нового метода строительства позволило улучшить функциональность бетона по причине того, что он качественно воспринимает сжимающие нагрузки, но разрушается при растяжении. Свойства положительно воспринимать растягивание позволило улучшить бетон, предотвратив трескание в его опасных зонах. Таким образом началась новая эра бетона. Как произвести правильный расчет арматуры для использования в возведении бетонных сооружениях?

Арматура и нагрузки

Когда определенный вес действует на бетон, происходит появление трещин, постепенно он разрушается. Если произвести армирование аналогичной конструкции, она защитит сооружение, взяв силовое воздействие веса на себя.

Чтобы правильно использовать металлические стержни в бетонной массе, проводились исследования разными учеными и в разное время. Эксперименты показали, что на качество получаемого сооружения влияет расположение прутьев в общем массиве, их количество, диаметр, взаимное размещение.

Эти показатели имеют непосредственное влияние на проведение расчетов.

Сегодня в строительстве используется множество новых технологий, но популярность использования арматуры не уменьшается. Ее применяют на самых важных этапах в возведении:

  • фундаментов;
  • стен;
  • плит для перекрытия, покрывающие виды;
  • монолитных строений;
  • частей конструкций мостов, тоннелей;
  • дорожного полотна.

Металлические стержни применяются повсеместно, но с течением времени меняется их качество (степень прочности, вид, состав). Сегодня арматура – это хлысты с нанесенными насечками. Они нужны для получения плотной сцепки с бетонным раствором, а впоследствии общей целостной конструкции, которая будет выдерживать значительные нагрузки.

Проволока арматурного вида, тонкие прутья не имеют насечек, их делают гладкими, работает в бетоне за счет сил трения.

Кроме металла в изготовлении прутов применяют композитные материалы: стеклянные волокна, базальт, которые связывают смолянистой массой. Они считаются более долговечными, но по прочности значительно уступают металлическим аналогам.

Расчёт арматуры

Произведение расчетов арматурного материала, их сечения, возможности расположения в бетонной массе – сложная инженерная задача для которой требуется знание большого количества параметров: весовое значение применяемых нагрузок, их характер, обусловленные элементами конструкции. Сюда входят свойства сжатия, нагрузки осуществляющие сжимание, вибрация, действие силы ветра, волн.

В зависимости от значений этих показателей различают 3 вида возможных решений поставленных задач:

  1. Изгибаемые – балки, плиты.
  2. Сжимаемые – колонны.
  3. Растягиваемые – части ферм.

Состояние конструктивного элемента при нагрузке.

Влияние различных сред либо других возможных причин. Сюда относятся кислоты, щелочи, контрастные температуры.

Расчет использования арматуры является трудным, так как требует ответственности в конструктивном подходе проектирования. Поэтому данный расчет проводится специальные организации, основное направление работы которых – разработка проектов зданий, состоящих из сборного железобетона или его монолитного вида. Такая услуга дает возможность получить правильный расчет строительного материала. Оптимальный учет всех необходимых характеристик позволяет исключить перерасход средств, вести рабочий процесс качественно.

На сегодняшний день существуют усредненные расчеты, позволяющие оценить необходимые затраты. Это значения количества арматуры на кубический метр бетонной массы для разных типов фундамента. Исходя из этой информации, происходят дальнейшие расчеты. Для домов одноэтажного типа, называемых малоэтажными, также рассчитывается приблизительное количество арматуры, используемых в определенных частях конструкций. Приведем примеры некоторых используемых вариантов.

Здания с ленточным монолитным фундаментом.

В фундаменте ленточного типа для проведения нужного расчета материала, используемого для армирования, следует узнать данные о возможных нагрузках здания, чтобы вычислить ширину подошвы строения. На следующем этапе производится расчет фундамента при наличии информации о его ширине и высоте. Эти данные приводятся в руководствах по выбору и проектированию фундамента.

На сегодняшний день для расчета изделий из железобетона применяют документ СНиП 52-01-2003. В нем значатся минимальные значения количества арматуры, которые допускаются в строительстве. Размер считается в процентах, как 1 десятая от всей площади фундамента по поперечному сечению. Кроме этого, в армирующем материале для железобетонных конструкций выделяют рабочую и конструктивную части.

Рабочая часть – это стержни, на которые приходятся базовые нагрузки. В частности те, для которой производится расчет.

Конструктивная – арматура, используемая для образования сетки или каркаса рабочих арматурных хлыстов. Для примера с ленточным видом фундамента таким материалом будут пруты. Их располагают вдоль всего периметра.

Произведем расчет для фундамента с площадью сечения 4 000 см2(S), где ширина 40 см, длина 100 см. Здесь наименьшее значение прута 4 см2 – 0,1% от S фундамента. В специальных таблицах приводятся значения диаметра сечения для подбора нужного количества материала.

Диаметр, число прутьев рассчитывается по округленной цифре из предложенных в таблице.

Диаметр, ммЧисло арматурных прутовМасса, 1 пог. м., кг
123456789
Площадь поперечного сечения, кв.см.
30,0710,1410,2120,2830,3530,4240,50,5650,6360,052
40,1260,250,880,50,680,750,8811,180,092
5		0,1960,390,590,790,981,181,381,571,770,154
60,2830,570,851,131,421,71,982,262,550,222
70,3850,771,151,541,922,312,693,083,460,302
80,503
1,01		1,512,012,523,023,524,024,580,395
90,6361,271,912,543,183,824,455,095,720,499
100,7851,572,363,143,934,715,56,287,070,617
121,1312,263,39
4,52		5,656,787,919,0410,170,888
141,5393,084,616,157,699,2310,7712,313,871,208
162,0114,026,038,0410,0512,0614,0716,0818,091,578
182,5455,097,6310,17
12,7		15,2617,820,3622,91,998
203,1426,289,4112,5615,718,842225,1328,272,465
223,8017,611,415,21922,8126,6130,4134,212,984
254,9099,8214,7319,6424,5429,4534,3639,2744,183,85
286,15312,3218,4724,6330,7936,9543,149,2655,424,83
328,04316,0924,1832,1740,2148,2656,364,3472,386,31
3610,17920,3630,5440,7250,8961,0771,2581,4391,617,99
4012,56125,1337,750,2762,8375,487,96100,5113,19,865
4515,90431,8147,7163,6279,5295,42111,3127,3143,1312,49
5019,63539,2758,9178,5498,18117,8137,5157,1176,7215,41
5523,7647,5271,2895,04118,8142,6166,3190,1213,8418,65
6028,2756,5484,81113,1141,4169,6197,9226,2254,4322,19
7038,4876,96115,4153,9192,4220,9269,4307,8346,3230,21
8050,27100,5150,8201,1251,4301,6351,9402,2452,4339,46

Расчет числа стержней арматуры

На этом этапе выполняются вычисления, позволяющие узнать нужное количество материала. Если конструкция имеет длину 3 метра, подойдет прут диаметром от 6 мм. Для каркаса берется 4 стержня (по 2 рабочих стержня, расположенных в разных местах).

Если высота ленточного фундамента равняется 80 см, поперечные стержни выбирают диаметром от 3 мм. Для цифры 80 см и более – от 8 мм. С каждой части конструкции стержни должны выступать на 2,5 см. Это необходимо для крепления, защитного слоя бетона для рабочих хлыстов при выполнении работ по заливке бетона. Чтобы защитить слой бетона строители применяют фиксаторы из пластика. Ими работать удобно. Применение таких элементов позволяет укрепить конструкцию. О видах, характеристиках таких фиксаторов можно найти информацию в специализированных источниках.

Стержни укладывают через 30 – 60 см, поперек, исходя из размеров ленточного фундамента. Если дом деревянный, фундамент устанавливают не глубоко, приемлемый шаг – 60 см. Для больших зданий его делают небольшим. Необходим такой расчет для предотвращения расползания используемой арматуры из-за давления массы бетона, которым производят заливку. Все стержни, которые используются в строительных работах, соединяют специальной проволокой, ее называют катанкой или вязальная проволока. Для этой цели также подходит сварка. Следует учитывать, что такой способ важен в строительстве промышленных масштабов. Владельцы малоэтажных домов данный факт могут применять на свое усмотрение либо по рекомендациям мастеров.

Зная нужное сечение прутьев арматуры, рассчитывают их необходимое количество. Это сделать проще, после получения нужной информации по выбору материала. Неправильный подсчет может привести к существенным переплатам, особенно если речь идет о масштабных закупках для крупных проектов. Формула для расчетов числа стержней: количество прутьев по каркасу умножается на периметр фундамента по ленте. Для конструктивного решения умножается на общее количество вертикальных и поперечных стержней по длине на длину периметра. Дальше цифра делится на шаг прутьев и прибавляется 1.

Важно! Выполняя любые расчеты, следите за единицами измерения. Они должны быть одинаковыми. Может произойти существенный сбой при одновременном использовании метров, сантиметров, прочего.

Некоторые торговые точки продаж реализуют материал не в штучном счете, а в массовом эквиваленте. Исходя из этого, используют таблицы ГОСТ, в которых есть столбец соответствия веса на метр изделия по данным диаметра. Практические данные говорят о необходимости запаса (около 20%). Такое решение может предотвратить существенные переплаты, а в случае недостатка материала, не нужно будет его докупать. Если в вычислениях были допущены ошибки или потребуется изменение конструктивных решений, это перекроет некоторое запасное количество изделий. В продаже не всегда есть необходимая продукция. Если нет нужной длины прутьев, их наращивают путем соединения внахлест (дополнительные 15 см).

Проектирование использования арматуры в монолитном плитном фундаменте

Для выполнения работ такого рода также используют данные таблиц по ГОСТ. Из нее берется значение веса аналогично вышеизложенному способу по расчету ленточного фундамента. Следует учитывать при расчете для монолитных плитных фундаментов следующие обязательные пункты:

  1. Для армирования монолитных плит строят каркас с двумя арматурными сетками. Стержни в них – рабочие.
  2. Чтобы определить наименьшие значения площади стержней, укладываемых продольно и поперек, учитывают соответствующие площади плиты фундамента.
  3. При заливке плит в монолитном строительстве выбирают арматуру диаметром выше 1,2 сантиметров. Конструктивная же, укладываемая по вертикали, должна быть меньше 0,6 сантиметров.
  4. Укладку нужно выполнять через каждые 20 сантиметров.
  5. Расчет толщины зависит от нагрузки всего здания. Рекомендованная толщина фундамента от 20 сантиметров. Если дом средней величины, одноэтажный, толщина фундамента от 25 до 30 см.
  6. Когда производится расчет нужного количества материала, учитывают длину материала для будущей заливки стен подвальной части здания.
  7. Для соединения стержней между собой используют специальную вязальную проволоку. Это обеспечит комплексный подход для получения совместного функционирования стержней арматуры бетонной массы продольно и в поперечном направлении. 8. Общий каркас из арматуры строят с учетом защитного слоя бетона. Толщина должна быть 2,5 сантиметра вверху и внизу. Если данное правило не выполнять, могут быть в скором времени коррозии металлического материала по причине действия подземных вод.

Столбчатый фундамент

Чтобы выполнить армирование столбчатого вида в фундаменте, учитывают выбор вида конструкции. Если один каркас, стержни укладывают вертикально. Возможен вариант добавления в каркас горизонтальной сетки для опоры.

Для рабочего вида арматуры выбирают прутья с периодическими насечками (класс АIII), их диаметр от 10 до 12 миллиметров. Для конструктивной укладки выбирать следует гладкую проволоку диаметром 6 мм. В зависимости от вида грунта идет подбор площади подошвы данного вида фундамента, глубины заложения, количества столбов. Также влияет вид постройки, ее величина нагрузки на грунт.

Чаще всего в армировании каркаса используют 4 прута, укладываемых по вертикали. Через каждые 20 сантиметров их связывают проволокой. Если необходимо использовать для подошвы фундамента сетку, для нее выбирают класс прутьев AIII с размером ячейки 0,2 м на 0,2 м. Это мелкий шаг, но его соблюдение требуется для предотвращения действия подошвы фундамента сверху в результате нагрузок. Сетка, каркас по вертикали крепятся гладкой проволокой (радиус около 4 мм).

С целью увеличения срока службы всей конструкции, при устройстве каркаса в опалубку следует делать защитный слой бетона около 2,5 см.

Формула для расчета нужного материала следующая: число строящихся столбов множат на количество нужных стержней для одного столба.

Плиты перекрытия

Армирование выполняют и в плитах перекрытий. Их производят в условиях заводов по производству железобетонных изделий. Их изготавливают по определенным размерам, несущей способностью. Для армирования берут специальные арматурные сетки, закладками согласно проекту, разрабатывающемуся организациями, занимающимися этим вопросом. Производитель плит указывает нужные параметры. Подбор нужных изделий происходит индивидуально для каждого вида строительства исходя из определенных показателей.

Такой вид железобетонной плиты самостоятельно не выполняется по причине сложности расчетов по конструкции, опалубки. Кроме этого, для изготовления применяют строительные механизмы, приспособления и устройства специального узко профильного назначения. Даже небольшая ошибка в данном виде производства может привести к печальным последствиям, создав опасные условия для жизни человека, аварийным ситуациям, разрушениям зданий.

Важно! Для выполнения данного вида работ следует обращаться к специалистам. Компания «Ресурс» реализует арматурный прокат с 2002 года на территории Москвы и Московской области. За долгий период работы на рынке металлопроката организация заработала себе положительную репутацию и стала для многих гарантом надежного поставщика металлопродукции. Обратившись к Нам Вы неизменно получаете металл Российского производства, сертифицированного высокого качества.

  • Арматура А500C
  • Арматура А400
  • Арматура 25г2с
  • Арматура 35ГС
  • Арматура А240
  • Арматура А1
  • Арматура А3
  • АТ 800

Конструкция блочного фундамента — Structville

Содержание

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

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

Геотехнический проект кустового фундамента

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


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

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

EQU : потеря равновесия конструкции
STR : внутреннее разрушение или чрезмерная деформация самой конструкции Подъем фундамента из-за давления воды
HYD : Разрушение из-за гидравлического уклона

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

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

Частные коэффициенты свойств почвы приведены в таблице ниже;

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

Проектирование блочного фундамента может быть выполнено любым из следующих методов;

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

При использовании аналитического (прямого) метода все предельные состояния должны быть проверено. Предельная несущая способность q ult блочного фундамента должна быть проверена с использованием приведенного ниже выражения;

q ульта = c’N c s c d c i c g c b c + q’N q s q d q i q g q b q + γ’BN γ s γ d γ i γ g γ b γ /2

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

Пример расчета несущей способности блочного фундамента с использованием подхода к проектированию 1 (DA1) 9001

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

Раствор

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

Расчетные значения угла сопротивления сдвигу
Характеристическое значение φ k = 21°. Обратите внимание, что коэффициент безопасности γ φ применяется к тангенсу φ k , а не к φ k .
Комбинация 1 : γ φ = 1,0, TAN φ D = TAN φ K /γ φ = TAN 21 ° = 0,383, φ D = 21 °
, Кобинация 2 : φ D = 21 °
COBLIDE 2 888, φ D = 21 °
. φ = 1,25, TAN φ D = TAN φ K /γ φ = TAN 21 /1,25 = 0,307, φ D = 17 °

Проектирующие значения когезии
. сплоченность c ‘ = 10 kN/m 2
Combination 1 : γ c’ = 1.0, c’ d = c’/γ c’ = 10 kN/m 2
Комбинация 2 : γ c’ = 1,25, c’ d = c’/γ c’ = 10/1,25 = 8 кН/м 2

Шаг 2: . Используйте уравнения в разделе D.4 Приложения D Еврокода 7.

i. Коэффициент вскрыши N q
N Q = E (π × TANφ D ) × TAN 2 (45 + φ D /2)
Комбинация 1: φ D = 21 Q Q 99999999. Q 9999999999. Q Q 9999999999. Q Q Q 99999 Q Q Q Q Q . = 7,07
Комбинация 2: φ d = 17°, N q = 4,77

ii. Коэффициент сплоченности, N C
N C = (N Q — 1) COT φ D
Комбинация 1: φ D = 21 °, n C = 15.8444999999999999999999
9
9 = 21 °.0058 Комбинация 2: φ d = 17°, N c = 12,28

iii. Коэффициент веса тела N γ
N γ = 2 (N Q — 1) TANφ D
Комбинация 1: φ D = 21 °, n γ = 4.6669 9008 8989899 гг. 2 : φ d = 17°, N γ = 2,305

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

Квадратное основание
i. S Q = 1 + SIN φ D
Комбинация 1: φ D = 21 °, S Q = 1,358
Комбинация 2: φ D = 17 °. = 1,292

ii. S C = (S Q N Q — 1)/(N Q — 1)
Комбинация 1: n Q = 7,07, S Q = 1,358, S C = S Q = 1,358, S C = S Q = 1,358, S C =. 1,419
Комбинация 2: N q = 4,77, с q = 1,292, с c = 1,369

iii. s γ = 0,7 (для квадратной формы)

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

Шаг 5: Расчет допустимого q ult :
q ULT = C’N C S C D C I C G C B C + Q’N Q S Q D Q Q Q Q Q Q Q Q . Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q . Q B Q + γ’BN γ S γ D γ I γ G γ B γ /2

для этого расчета.

q ult = c’N c s c + q’N q s q + 0,5γ’BN γ S γ

Комбинация 1: Q ULT = (10 × 15,84 × 1,419) + (16,2 × 7,07 × 1,358) (0,5 × 18.0 × 4.66 × 1,07) = 409.6). м 2
Комбинация 2: q ult = (8 х 12,28 х 1,369) + (16,2 х 4,77 х 1,292) + (0,5 х 18,0 х 2,305 х 1,0 х 0,7) 3 298 кН

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

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

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

Пример

Конструктивного расчета блочного фундамента

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


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

q = P/A prov

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

(b)

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

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

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

Пример конструкции блочного фундамента

Расчет квадратного блочного фундамента для колонны 250 × 250 мм, несущей характеристическую постоянную нагрузку G k 800 кН и характеристическую переменную нагрузку Q k 425 кН. Предполагаемое допустимое опорное давление неагрессивного грунта 225 кН/м 2 . f ck = 30 Н/мм 2 ; f yk = 500 Н/мм 2 ; Бетонное покрытие = 50 мм

Блок-фундамент является конструкцией категории 2, и этот расчет должен выполняться с использованием предписывающих методов:

Пусть 10% эксплуатационной нагрузки приходится на собственный вес блок-блока.
Площадь основания A = 1,1(800 + 425)/225 = 5,99 м 2
Минимальные размеры фундамента = √5,99 = 2,447 м при условии А prov = 6,25 м 2 )

Нагрузка в предельном состоянии Н Ed = (1,35 x 800) + (1,5 x 425) = 1717,5 кН = 1717,5/6,25 = 274,8 кН/м 2

Критические моменты дизайна на лицевой стороне колонны
M ED = (274,8 x 1,125 2 )/2 = 173,89 кН/м

. d = 600 – 50 – 16 = 534 мм
k = M Ed /(bd 2 F CK ) = (173,89 x 10 6 )/(100 x 534 2 x 30) = 0,0203
⇒ z = 0,95d = 0,95 x 534 = 507,3 мм
⇒ с = М = = М = = М = = М = = М = 434 = 507,3 мм
. Ed /0,87f yk z = (173,89 x 10 6 )/(0,87 x 500 x 507,3) = 788 мм 2 /м

Обеспечьте h20 @ 6 90 90 c/c = 893 мм 2 /м)

Сдвиг балки
Проверка критического сечения d вдали от торца колонны
V Ed = 274,8 x (1,125 – 0,534) = 162,4 кН/м
v Ed = 162,4/534 = 0,304 Н/мм 2

v Rd, c 6 × = C 90 100 × ρ 1 × f ck ) 0,3333
C Rd, c = 0,12
k = 1 + √ (200/d) = 1 + √ (200/d) = 1 + √ 091 (200/534)3 /(534 × 1000) = 0,00167
v Rd, c = 0,12 × 1,611 × (100 × 0,00167 × 30) 0,333 = 0,33 Н/мм 2 8 90,3 мм/мм 90 9050 => 9 04 Ed 2 ) < v Rd,c (0,33 Н/мм 2 ) срез балки ok

Пробивной сдвиг
Пробивной сдвиг: базовый контрольный периметр на 2d 901 Ed от поверхности колонны βV Ed /u i d < v Rd,c

β = 1,
u i = (250 x 4 + 534 x 2 x 2 x π) = 70710 мм

3

3 β = нагрузка минус результирующая восходящая сила в области контрольного периметра)
В Ed = 1717,5 – 274,8 x (0,25 2 + π x 1,068 2 + 1,068 x 0,25 x 4) = 422 кН
v Ed = (422) x 7 5 0 909137 3 4 0,102 Н/мм 2
Продавливание допустимо

Детальные эскизы блочного фундамента

Фундамент стены в соответствии с ACI 318-14 – Пример проекта

В этом примере конструкции показана типовая конструкция фундамента из железобетона стены при концентрических нагрузках. Первоначально он был разработан и использован в следующей ссылке:

Джеймс Уайт, Железобетон, механика и проектирование, 7-е издание , 2016 г., Pearson, пример 15-1

Это очень подробный учебник по железобетону, и мы рекомендуем его в качестве справочника по проектированию бетона в США.

Постановка проблемы

Проект железобетона для поддержки бетонной стены в относительно большом здании. Стена имеет толщину 12 дюймов и несет неучтенные постоянные и временные нагрузки 10 тысяч фунтов на фут и 12,5 тысяч фунтов на фут соответственно. Допустимое давление грунта составляет 5000 фунтов на квадратный фут, а его плотность — 120 фунтов на фут. Нижняя часть фундамента должна быть на 5 футов ниже уровня земли. Прочность бетона составляет 3000 фунтов на квадратный дюйм, а прочность арматуры — 60 000 фунтов на квадратный дюйм.

Критерии проектирования

Мы разработаем фундамент так, чтобы он выдерживал нагрузку, и проверим его на:

  • Давление на грунт
  • Сопротивление сдвигу
  • Сопротивление изгибу

Мы вводим данную информацию непосредственно в ClearCalcs. Поскольку в этом случае нам дана глубина до основания фундамента, мы можем ввести «=5 ft -H», и калькулятор автоматически обновит глубину почвы над фундаментом, когда мы обновим толщину фундамента — точно так же, как Электронная таблица Excel.

Глядя на секцию арматуры, защитный слой бетона уже установлен на 3 дюйма (минимум для фундаментов), а прочность стали уже составляет 60 тысяч фунтов на квадратный дюйм. Все, что осталось здесь, это найти необходимый размер и интервал.

Ввод наших нагрузок:

Обратите внимание, что мы не используем уменьшенную динамическую нагрузку сопутствующего оборудования — в этом случае, поскольку у нас есть только стационарная и динамическая нагрузки, это не повлияет на результаты, а поскольку мы не знаем источник динамической нагрузки, это консервативно. не снижать динамическую нагрузку. См. ASCE 7-16, Cl 2.3.1 для получения дополнительной информации.

Почвенный подшипник

Первое, что нужно сделать, это определить ширину нашего фундамента, которая определяется допустимой несущей способностью грунта. 2}{\text{ft}} $$ Таким образом, мы выбираем ширину фундамента 62 дюйма или 5,17 футов .

Сверяясь с ClearCalcs, мы видим, что фундамент шириной 5,17 фута и толщиной 1 фут эффективно использует всю несущую способность. Однако мы уже видим бурю на горизонте! Нашей прочности на сдвиг может быть недостаточно при толщине всего 12 дюймов, и наша арматура не может полностью развиться — с этим нужно что-то делать…

Прочность на сдвиг

После небольшого беглого взгляда, который мы видели при проверке сопротивления почвы, мы определенно хотим взглянуть на сдвиг. Обычно это то, что будет определять толщину фундамента при проектировании. Поскольку сейчас мы имеем дело с бетонным проектированием, мы используем стандарт ACI 318-14, основанный на проектировании LRFD. Таким образом, нам необходимо учитывать нагрузки.

Мы можем найти значение $q_u$, давления грунта на факторизованном уровне нагрузки, разделив нашу общую приложенную нагрузку на площадь основания. В этом случае, поскольку у нас есть только постоянные и временные нагрузки, очевидно, что управляющая комбинация нагрузок будет 1,2D + 1,6L. $$ q_u = \frac{1,2 \times 10\text{ тысяч фунтов/фут} + 1,6 \times 12,5 \text{ тысяч фунтов/фут}}{5,17 \text{ футов}} = 6 190 \text{ фунтов на квадратный фут} $$ Примечание что мы берем чистое опорное давление, которое не включает вес грунта над основанием и собственный вес. Это связано с тем, что эти веса компенсируются соответствующей восходящей реакцией почвы, если рассматривать фундамент как свободное тело.

С нашим вновь найденным значением $q_u$ мы можем найти факторизованный сдвиг. Код ACI-318-14 (*Кл. 7.4.3.2*) указывает, что критическое сечение сдвига должно быть взято на расстоянии $d$ от поверхности стены. С нашим основанием толщиной 12 дюймов нам необходимо покрытие минимум 3 дюйма (*ACI 318-14, таблица 20.6.1.3.1*). Предполагая размер арматуры #8 (диаметр 1 дюйм), мы можем найти d: $$ d = 12\text{ in} — 3\text{ in} — \frac{1}{2}\times1\text{ in} = 8. 5\text{ in} $$ Теперь мы можем рассчитать сдвиг в критическом сечении: $$ \begin{aligned} V_u &= q_u \left(\frac{B}{2} -\frac{b}{2} -d \справа) \\ &= 6190 \text{ psf} \left( \frac{62\text{ in}}{2} -\frac{12\text{ in}}{2} — 8.5\text{ in}\right) \\ &= 8.51 \text{ тыс.фунтов/фут} \end{aligned} $$ Теперь мы должны найти сопротивление сдвигу. Фундаменты почти никогда не имеют поперечной арматуры — обычно предпочтительнее увеличить толщину фундамента. Таким образом, нам нужно только рассчитать факторизованную прочность бетона на сдвиг $\phi V_c$, которая определяется ACI 318-14 Cl 22.5.5.1 : $$ \phi V_c = \phi 2\lambda \sqrt{f’_c} d $$ На сдвиг, ACI 318-14 Таблица 21.2.1 указывает $\phi = 0,75$, и мы используем бетон нормальной плотности, поэтому $\lambda = 1,0$. $$ \begin{align} \phi V_c &= 0,75 \times 2 \times 1 \times \sqrt{3000} \text{ фунтов на квадратный дюйм} \times 8,5 \text{ дюймов} \\ &= 8,38 \text{ тысяч фунтов/фут } \end{aligned} $$ Как мы и предсказывали с помощью ClearCalcs в предыдущем разделе, мы находим, что $V_u > \phi V_c$. На этом этапе мы могли либо увеличить прочность бетона, либо увеличить толщину фундамента, либо принять решение о добавлении поперечной арматуры. Как обсуждалось ранее, в фундаментах обычно избегают арматуры на сдвиг, а прочность бетона уже указана, поэтому мы решили увеличить толщину.

Увеличение толщины улучшает сопротивление сдвигу двумя способами. Во-первых, он увеличивает пропускную способность, предоставляя большее значение $d$. Это также снижает приложенную поперечную нагрузку, так как мы удаляем нашу критическую секцию от поверхности стены. Мы выбираем 13-дюймовый фундамент толщиной и повторяем предыдущие шаги: $$ \begin{aligned} d &= 9.5 \text{ in} \\ V_u &= 8.01 \text{ kip/ft} \\ \phi V_c &= 9,37\text{ kip/ft} \end{aligned} $$ Мы видим, что увеличение на 1 дюйм одновременно уменьшило $V_u$ и увеличило $\phi V_c$, как нам хотелось. Проверив с помощью ClearCalcs, мы теперь можем снова посмотреть на результаты с фундаментом толщиной 13 дюймов:

Мы видим, что коэффициент использования при сдвиге снизился со 102% до 85%, а увеличение напряжения смятия было незначительным. 2 \\ &= \frac{6192\text{/ft} \times 60000 \text{ psi} \left(9,5\text{ дюйм} — \frac{0,667\text{ дюйм}}{2} \right) \\ &= 14,0 \text{ тыс.фунтов -ft/ft} \end{aligned} $$ Обратите внимание, что в этом примере размер $d$ был сохранен на уровне 9,5 дюймов, хотя он был бы немного больше, поскольку мы используем стержни №4 с половиной диаметра $d_b$. Это консервативно и несколько упрощает расчеты. Тем не менее, мы видим, что $\phi M_n > M_u$, так что наша конструкция адекватна.

Проверка с помощью ClearCalcs:

Мы ясно видим, что у нас действительно больше возможностей. Обратите внимание, что мы автоматически рассчитываем глубину до армирования — таким образом, автоматически рассчитывается увеличение $d$ от использования меньшего стержня, что дает нам немного больше возможностей! Открыв наш селектор размера (кнопка фильтра обведена темно-синим), мы видим, что при таком интервале столбцы #4 являются наиболее оптимальными.

Развитие армирования

Последней проверкой, которую мы выполняем, является длина развертывания, чтобы убедиться, что у нас есть надлежащее соединение нашей арматуры в критической секции. Мы переходим к главе 25 ACI 314-18, чтобы рассчитать длину соединения. Для простоты мы используем Таблицу 25.4.2.2, которая дает простое уравнение для расчета длины разработки. Мы используем стержень № 4 с большим интервалом, поэтому мы можем использовать наименее консервативную формулу в соответствии с таблицей. В этом случае ни эпоксидная смола, ни положение отливки не учитываются, что еще больше упрощает наши расчеты. $$ \begin{align} \ell_d &= \frac{f_y\psi_t \psi_e}{25 \lambda\sqrt{f’_c}}d_b \\ &= \frac{60000\text{ psi}\times 1 \ раз 1} {25 \ раз 1 \ раз \ sqrt {3000} \ text { фунтов на квадратный дюйм}} \ раз 0,5 \ text { дюймов} \\ &= 21,9\text{ in} \end{aligned} $$ Находим то же значение, что и в примере из учебника. Мы сравниваем это с расстоянием до критического сечения: $$ \frac{B}{2}-\frac{b}{2} = \frac{5.17 \text{ футов}}{2}-\frac{1 \ text{ ft}}{2} =2,09 \text{ ft} = 25 \text{ in} $$ Поскольку 25 дюймов больше, чем 21,9 дюйма, мы знаем, что наши стержни развернуты в соответствии с требованиями.