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

Содержание

Несущая способность грунтов/фундамент | К-ДОМ

Закладка фундамента создает основу для строительства дома. Он является элементом, скрепляющим конструкцию стен, но главная его задача – преодолеть заглубление дома. Несмотря на кажущуюся плотность земли, не всякий грунт способен выдержать нагрузки от массы дома – даже небольшой индивидуальный дом весит порой несколько тонн. Именно несущая способность грунта в основном определяет вид  фундамента и способ его возведения.

1. Распределение нагрузок на грунт от фундамента

«Иметь твердую почву под ногами» – это не фигура речи для строителей. Это основа всей системы закладки фундамента. Твердая, казалось бы, земля под ногами уступает силам, которые давят на нее при постройке даже небольшого и легкого на вид здания. В течение одного сезона построенный дом может заметно осесть, если фундамент под ним выполнен неправильно.

Расчет предельного давления на грунт для устойчивости дома зависит от многих факторов:

  • Вес здания
  • Площадь основания дома, давящего на землю
  • Свойства грунта
  • Глубина промерзания
  • Глубина залегания подземных вод

Кроме изменений в толще грунта, связанных с давлением на него основания дома, сам грунт подвержен внутренним силам, приводящим в движения почвенные пласты – их называют пучинистостью грунта.

Самую большую нагрузку на грунт оказывает вес дома. Он распределяется на каждую точку грунта в зависимости от площади соприкосновения основания дома с грунтом. Чем больше площадь, тем меньше удельное давление на грунт. Это мы хорошо знаем из опыта.

Площадку, оказывающую давление на грунт, называют подошвой фундамента. Чем она больше, тем ниже давление на грунт при одном и том же весе дома.

Способность сопротивляться нагрузкам называют несущей способностью грунта.

Соответственно, определены два пути уменьшения общего давления, оказывающего основанием здания на грунт – увеличение площади давления или увеличение точек соприкосновения основания с грунтом. Площадь соприкосновения определяется типом фундамента – монолитной плиты, ленты по периметру дома  или отдельных столбов.

Сопротивление грунта нагрузкам для разных видов фундамента. а — плитный, б — ленточный, в — свайный

Слой почвы, на которую давит фундамент, называют несущим слоем. Давление, оказываемое на верхний несущий слой, передается и на пласты, лежащие ниже. Поэтому необходимо учитывать их структуру и несущую способность.

В связи с тем, что зимой земля промерзает, а летом – оттаивает, это тоже учитывается в расчете несущей способности грунта.

2. Структура грунта и физические характеристики

Грунт состоит из трех компонентов: твердых частиц, воды и газа. Твердые частицы в основном определяют свойства грунта, а водяные и газовые составляющие могут их существенно изменять. Твердые частицы в почве образуют губчатую структуру. Чем плотнее они сами и чем плотнее они прилегают друг к другу, чем выше сила их сцепления, тем плотнее грунт в целом. Плотность своеобразной «губки» увеличивается с глубиной залегания – верхние слои оказывают давление на нижние. Однако этот фактор не столь существенен на тех глубинах, на которые закладывается фундамент.

Вода в состав грунта попадает из атмосферы (дождь, таяние снега) или поднимается из глубинных источников, благодаря капиллярному строению почвы. Чем выше залегание грунтовых вод, тем насыщеннее водой верхний слой грунта.

Воздух заполняет пористую структуру грунта – чем рыхлее почва, тем больше в ней воздуха.

Для исследования грунтов берут в расчет их физические и механические характеристики. Физические:

  • Плотность самих частиц
  • Плотность «губки»
  • Влажность
  • Пористость
  • Пластичность

Механические:

  • Удельная деформация
  • Удельное сцепление частиц
  • Угол внутреннего трения

3. Типы грунтов

Структура почв существенно зависит от геологической истории данной местности. По общепринятой теории, затвердевание Земли привело к образованию монолитного слоя литосферы, который впоследствии разрушался под действием атмосферы (ветра, дождя, солнца, колебаний температуры) – вплоть до образования из горного монолита мельчайших частиц.

Этапы такого разрушения целостных пород и отразились в разных свойствах конкретного участка земной поверхности.

Грунты подразделяют на:

  1. Скальные – массив горных пород с высокой плотностью. Монолитен и несжимаем.
  2. Крупнообломочные – смесь крупных камней и частиц, с включением мелких. Обладает высокой пористостью и малой сжимаемостью.
  3. Песчаные – состоят из мелких твердых частиц, практически не связанных между собой. Отличаются высокой сыпучестью и плотностью в объеме.
  4. Глинистые – состоят из самых мелких (мелкодисперсных) частиц (менее 0,1 мм в сечении), сильно связанных между собой за счет сил поверхностного натяжения присутствующей в их толще воды. Характеризуются высокой сжимаемостью и пластичностью.

4. Песчаные и глинистые грунты

Строительство в основном ведется на песчаных и глинистых грунтах. Скальные породы вообще не требуют фундамента, но они и непригодны для земледелия.

Мы подробнее рассмотрим наиболее распространенные типы грунтов, на которых  обычно ведется строительство домов.

Песчаные грунты подразделяются на несколько категорий, в зависимости от размера составляющих их частиц:

  1. Гравелистый песок – с песчинками от 0,25 до 5 мм
  2. Крупный песок – с частицами от 0,25 до 2 мм
  3. Средний песок – 0,1 – 1 мм
  4. Мелкий, пылевидный песок – с частицами менее  0,1 мм
Песчаный грунт

В свою очередь глинистые грунты подразделяются на:

  1. Супеси – содержащие до 10% глинистых частиц, хорошо крошатся.
  2. Суглинки – с содержанием глинистых частиц от 10 до 30%. Имеют высокую пластичность и хорошее сцепление. Крошатся при высыхании.
  3. Глины – с наибольшим содержанием   мелкодисперсных частиц. Высокопластичны, и как раз являются материалом для работы скульпторов, так как не разрушаются при затвердевании. В то же время достаточно плотны при высыхании.
Пласты глинистого грунта в разрезе

5. Несущая способность грунта

Основной характеристикой грунта под строительства является его несущая способность. Она показывает, какую удельную нагрузку способен выдержать грунт, то есть какая площадь грунта выдержит определенный вес без разрушения и проседания. Измеряется несущая способность в кг/см2 или тн/м2

Приведем соответствующие параметры для некоторых видов грунта

  • Гравелистый песок – 5-6
  • Средний песок – 4-5
  • Мелкий песок – 3-4
  • Супесь сухая – 2,5-3
  • Супесь влажная – 2-2,5
  • Суглинки сухие – 2-3
  • Суглинки влажные – 1-3
  • Глины сухие 2,5-6
  • Глины влажные 1-4

Из этих параметров видим влияние влажности на прочность грунта. Это приводит к необходимости учитывать глубину залегания подземных вод, сильно влияющих на влажность почвы. Другими словами, при расчете фундамента следует учитывать не только сам вид грунта, но его поведение при увлажнении. Это касается обильных осадков, а также явлению, которому нужно уделить особое внимание – пучинистости грунта, т.е. увеличению его удельного объема при замерзании до отрицательных температур.

6. Заключение

Как правило, до строительства дома проводят изыскания, показывающие, какой грунт преобладает на участке. Выбор способа установки фундамента зависит в том числе и с учетом вида грунта. Упустить этот этап с планировании дома – рисковать в будущем целостностью всей конструкции.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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 стенкПаКгс/м3
С использованием утеплителя на деревянном каркасе или на каркасе из легкого профиля, обшитого листовым материалом3300
Брус или бревно6600
Стены газобетонные6600
Шлакоблоки121200
Ракушечник151500
Пустотелый кирпич141400
Полнотелый кирпич181800

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

Определение, расчет нагрузки на фундамент

Фундамент является главной частью абсолютно любого здания, сооружения, постройки вне зависимости от сферы его применения. Он определяет прочностные характеристики, устойчивость строений, их срок эксплуатации. В связи с этим важно на этапе планирования и проектирования выполнить расчет нагрузки на фундамент. Он необходим для корректного выбора размеров, а также фундаментной подошвы. Как следствие, этот расчет определяет срок службы здания и его прочностные показатели.

Данный расчет применяется, исходя из нагрузки на один метр квадратный площади постройки в сравнении с ее максимально допустимым значением, и уже в зависимости от полученного показателя принимается решение об использовании того либо иного вида фундамента и способа его укрепления.

Исходные данные для выполнения расчета фундамента

Рассчитать фундамент возможно, используя следующие исходные данные, которые помогут максимально корректно провести расчет и вычислить его нагрузку:

  • регион, в котором возводится сооружение;
  • вид почвы, а также на какой глубине залегают грунтовые воды;
  • строительные материалы, которые планируется использовать для возведения здания, сооружения;
  • тип кровли, количество этажей в строении, его планировка.

Изучение начальных данных, проводимый расчет определения нагрузки на фундамент дома и его полная проверка проводятся на завершении проектирования постройки, заключение также дают специалисты – разработчики проекта.

Что определяет нагрузку на фундамент:

  1. Стационарная нагрузка от сооружения.
  2. Нагрузка на фундамент в зависимости от климатических условий.
  3. Нагрузка от имеющейся в доме утвари (техники, мебели и так далее).

Следует также внимательно отнестись к факту, что расчет нагрузки на фундамент необходимо провести особенно тщательно и точно определить площадь основания опоры на почву. Здесь особенное значение занимает качество грунта, его несущая способность, которая определяет степень армирования самого фундамента постройки.

Определение нагрузки даст возможность:

  • определить наиболее подходящее место, где можно возводить планируемое здание. Размер нагрузки является главным критерием глубины фундамента, а грунтовые воды определяют место возведения строения;
  • предупредить возможную деформацию стен здания и его основания;
  • предупредить проседание грунта в связи с тяжестью здания, это может привести к его частичному либо полному разрушению;
  • минимизировать расход строительных материалов. Правильно рассчитанный фундамент – залог прочного дома, это даст возможность использования различных материалов для строительства.

Обратите внимание: определение и расчет нагрузки на фундамент, то есть точный расчет, сделать под силу исключительно узким специалистам, работающим в данной отрасли не один год. Тем не менее, рассчитать нагрузку на фундамент вы можете также самостоятельно, при этом необходимо применять отраслевые правила и быть внимательным, так как ошибки в данном случае могут привести к непредсказуемым результатам. Итак, вам следует сделать необходимые замеры и воспользоваться расчетом. Это даст возможность обезопасить строение и продлить срок его эксплуатации.

Использование формул при расчете фундамента здания

Нагрузка на фундамент рассчитывается путем суммирования двух основных значений, которыми являются нагрузка дома, а также нагрузка фундамента. Рассчитать нагрузку на фундамент можно, использовав эти значения.

Расчет нагрузки дома

Как узнать нагрузку дома на фундамент. Для этого необходимо принять во внимание вес стен, а также перекрытий, кровли, обшивки, деталей теплоизоляции, здесь также учитываются изменения к зависимости от времени года и климата, расположение относительно ветров, планировка, обстановка, применяемая бытовая техника и мебель. Для расчетов строительных материалов, которые планируется использовать при строительстве, существуют готовые таблицы, которыми можно воспользоваться.

Нагрузка фундамента постройки

Просчитать нагрузку на фундамент можно следующим образом: она определяется как произведение объема фундамента и удельной плотности строительных материалов, применяемых при постройке.

Объем фундамента определяется согласно формуле как произведение площади и высоты фундамента. Как показывает практика, самым удачным вариантом для закладки основы здания является фундамент свайный. Это достигается благодаря забитым в грунт сваям, глубина должна быть больше глубины промерзания почвы, при этом нагрузка на грунт не только уменьшается в разы, но и позволяет предупредить деформацию дома.

Несущая способность грунта

Размер, этажность возводимого здания зависят от грунта, на котором проводится стройка, главным его показателем является несущая способность (среднее значение 2 кг/см кв.). В том случае, когда нагрузка на дом значительно превышает средний показатель, следует менять строение фундамента путем увеличения площади его давления на грунт до допустимого значения.

При выполнении проектирования наши специалисты выполняют работы по расчету фундамента зданий и сооружений на высоком уровне, используя современные методики расчетов и программное обеспечение. Такая методика позволяет сделать расчет как всего фундамента, так и отдельных конечных элементов.

Квалифицированные работники имеют значительный опыт по проведению такого рода расчетов и помогут вам решить проблемы (если таковые вдруг выявятся) при дальнейшем планировании постройки либо внести в нее корректные изменения, что позволит улучшить конструкцию и продлить срок ее эксплуатации. Да, вы можете использовать собственный опыт и проводить расчеты самостоятельно, но квалифицированная помощь в этом вопросе – наиболее рациональное и выгодное решение, которое сведет риски к нулю. Наша компания всегда рада вам помочь с учетом всех ваших пожеланий и требований.

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.

инструкция по шагам, формулы и примеры

Целью расчета является выбор типа фундамента и его размеров. Задачи, решаемые для этого, заключаются в: оценке нагрузок от конструкции будущего сооружения, действующие на единицу площади грунта; сравнении полученных результатов с несущими способностями пласта на глубине заложения.

Оглавление:

  1. Нюансы проведения вычислений
  2. Пошаговая инструкция
  3. Нагрузка на столбчатые и свайные системы

Правила расчета

Исходные данные:

  • Регион (климатические условия, сейсмоопасность).
  • Сведения о типе почвы, уровне подземных вод на площадке застройки (предпочтительно такую информацию получить по результатам геологических изысканий, но при предварительной оценке можно воспользоваться данными по соседним участкам).
  • Предполагаемая планировка будущего здания, количество этажей, тип кровли.
  • Какие стройматериалы будут использованы для сооружения.

Окончательный расчет фундамента может быть выполнен только после проектирования и желательно, если это сделает специализированная организация. Однако предварительную оценку возможно провести самостоятельно с целью определения подходящего места, количества требуемых материалов и объёма работ. Это позволит повысить долговечность (не допустить деформаций основания и конструкций здания) и уменьшить расходы. Достаточно просто и удобно задача решается с применением онлайн-калькуляторов, получивших распространение в последнее время.

Нагрузки бывают:

  • Статические.
  • Динамические.

К первым относят общий вес самого строения. Он складывается из массы стен, основы, кровли, перекрытий, утеплителя, окон и дверей, мебели, бытовой техники, канализации, отопления, водопровода, отделки, жильцов. Второй вид носит временный характер. Это выпавший снег, сильный ветер, сейсмические воздействия.

Общая последовательность расчета

  • Определение веса здания, ветровых и снеговых давлений.
  • Оценка несущей способности почвы.
  • Вычисление массы основания.
  • Сравнение суммарной нагрузки от массы сооружения и его фундамента, воздействия снега и ветра с расчетным сопротивлением земли.
  • Корректировка размеров (при необходимости).

1. Вес дома.

Массу строения рассчитывают по его площади (Sd). Для вычислений используется средний удельный вес кровли, стен и перекрытий в зависимости от применяемых материалов из справочных таблиц.

Удельный вес 1 м2 стен:

Бревно ø14-18см 100
Керамзитобетон толщиной 35 см 500
Полнотелый кирпич шириной 250 мм 500
То же 510 мм 1000
Опилкобетон толщиной 350 мм 400
Деревянный каркас 150 мм с утеплителем 50
Пустотелый кирпич шириной 380 мм 600
То же 510 мм 750

Удельный вес 1 м2 перекрытий:

Плиты железобетонные пустотные 350
Цокольное по деревянным балкам с утеплителем плотностью до 500 кг/м3 300
То же 200 кг/м3 150
Чердачное по деревянным балкам с утеплителем плотностью до 500 кг/м3 200
Железобетонное 500

Удельный вес 1 м2 кровли:

Листовая сталь 30
Шифер 50
Черепица 80

Массу здания вычисляют как сумму сомножителей площади сооружения на удельные веса кровли, стен и перекрытий. К полученному весу постройки необходимо добавить полезные нагрузки (мебель, люди), которые ориентировочно рекомендуют принимать для жилых помещений из расчета 100 кг массы на 1 м2.

2. Ветровая нагрузка на фундамент.

Находится по формуле:

W=W0∙k, где W0=24-120 кг/м2 — нормативное значение давления ветра (по таблицам в зависимости от региона России).

При определении величины коэффициента k учитывают тип местности:

  • А — ровные участки.
  • Б — имеются препятствия 10 м высотой.
  • С — районы городской застройки высотой >25 м.

Коэффициент изменения давления по высоте (k)

Высота дома, м А Б С
до 5 0,75 0,5 0,4
10 1,0 0,65 0,4
20 1,25 0,85 0,5

Для высотных зданий (башни, мачты) расчет выполняют с учетом пульсаций ветра.

3. Снеговое давление на фундамент.

Определяется как произведение площади кровли на коэффициент её уклона и на вес одного квадратного метра снежного покрова, величина которого зависит от региона.

Нормативная нагрузка от снегового покрова для России, кг/м2:

Юг 50
Север 190
Средняя полоса 100

Коэффициент влияния наклона крыши:

0-20° 1,0
20-30° 0,8
30-40° 0,6
40-50° 0,4
50-60° 0,2

Чтобы определить, какая нагрузка приходится на фундамент, надо просуммировать статические и временные воздействия и умножить полученный результат на коэффициент запаса (1,5). Подобные расчеты легко выполняются с помощью калькуляторов, содержащих базы необходимых данных.

4. Несущая способность грунта.

При разработке проекта обязательной процедурой является проведение геологических изысканий в месте строительства. По итогам этих работ определяют тип почвы, а по ней и несущую способность пласта на глубине заложения основания. Последняя зависит ещё от уровней промерзания (df) и залегания грунтовых вод (dw).

Заглубление в землю подошвы:

Тип грунта dw> df + 2 м dw< df + 2 м
Пески крупные, гравелистые Не зависит от глубины промерзания
Пески мелкие, супеси ≥df Не зависит от глубины промерзания
Суглинки, глины То же ≥0,5df

Уровень сезонного промерзания около фундамента можно взять по карте местности в районе застройки. Для сейсмоопасных регионов основание дополнительно заглубляют на 10%. Зная тип почвы, можно ориентировочно определить его несущую способность.

Расчётное сопротивление некоторых грунтов, R0:

Тип почвы Супесь Плотная глина Суглинок Песок крупный Мелкий песок Пылеватая водонасыщенная
R0, кгс/см2 2-3 3-4 2-3 5-6 3 1

5. Нагрузка для ленточного фундамента.

Расчет начинают с вычисления его массы:

Мфл= Sфл∙L∙ρ, где Sфл — площадь несущих стен, L — глубина заложения, ρ — плотность его материала.

Значения плотности ρ, кг/м3:

Железобетон 2500
Бутовый камень 1600
Бетон 2300

Определяют сумму всех нагрузок на грунт:

Рфлдфлвнсн, где Мд — вес дома, Мфл — масса ленточного фундамента, Рвн и Рсн — давления ветра и снега.

Вычисляют напряжение на грунт и сравнивают с его несущей способностью: Рфл/ Sфл < R0. Если указанное условие выполняется, считается, что основание выдерживает нагрузку и корректировка его размеров не требуется. В противном случае увеличивают ширину ленты.

Нагрузка для столбчатого и свайного фундаментов

При расчете предполагается, что нагрузки между сваями распределяются равномерно. Вычисляют вес всех опор: Мсф = Sc∙L∙n∙ρ, где Sc — площадь поперечного сечения одной сваи, L — высота столба (длина сваи), n — количество, ρ — плотность материала.

Определяют сумму всех нагрузок на почву: Рфсдсфвнсн, где Мд — вес дома, Мсф — масса всех опор, Рвн и Рсн — ветровые и снеговые давления. Вычисляют напряжение на грунт и сравнивают с его несущей способностью: Рфс/( Sс∙ n )< R0.

Если указанное условие выполняется, считается, что корректировка не требуется. В противном случае увеличивают диаметр или число свай.

В последнее время задача существенно упростилась в связи с появлением калькуляторов. Человеку остаётся лишь загрузить правильные сведения о своём доме и о материалах, из которых его собираются строить.


 

Влияние условий нагружения на осадку фундамента

Проектирование оснований и фундаментов

(Основы теории и примеры расчета)
В.А. Веселов /избранные главы/

§ 3. Условия работы грунтов в основании сооружений


Основания сооружений следует рассматривать как пространственные системы. Грунты в них от внешних нагрузок и нагрузки от собственной массы находятся в сложном напряженно деформируемом состоянии. Любая точка или небольшой элемент грунта подвергается всестороннему действию сил, в результате чего в грунте возникают напряжения и деформации. Рис. 1.5. Направление действия главных напряжений
а — в основании сооружений; б — в лабораторных образцах; 
s1 и s3 — главные нормальные напряжения, где направление сдвига фиксированоДля массива грунта сооружение или отдельные фундаменты являются местной нагрузкой. Напряжения и деформации в основании зависят от размеров и формы подошвы фундаментов, интенсивности внешней нагрузки, положения рассматриваемой точки. Работа грунтов основания должна оцениваться применительно к пространственной, плоской деформации или к одномерной задаче. Грунты находятся в трехосном напряженном состоянии, но с различными значениями составляющих напряжений и величинами деформаций. В пространственной задаче деформации развиваются во всех направлениях, в плоской — в одной плоскости и в одномерной — только в вертикальном направлении.
Во избежание ошибок при проектировании оснований необходимо предварительно уточнить особенности и условия работы в нем грунтов и применительно к ним изучать и определять механические характеристики, используемые в расчетных формулах. Величины и направления главных нормальных напряжений зависят не только от размеров подошвы фундамента, величины и направления действия нагрузки, но и от положения элемента грунта в массиве. Поэтому, например, в ряде случаев образцы в приборах нужно ориентировать так, чтобы загружаемые плоскости совпадали с направлением главных напряжений (рис. 1.5). Особое значение это приобретает при определении прочностных характеристик в срезных приборах. Поверхность сдвига грунтов основания имеет сложное очертание (см. рис 1.2), и на различных ее участках направления нормальных и касательных напряжений будут разными.

§ 4. Влияние условий нагружения на осадку фундамента


Рассмотрим характерные графики зависимости осадки жесткого штампа от нагрузки при различных режимах нагружения.
Рис. 1.6. Графики зависимости осадки от давления на штамп
а — при непрерывном возрастании нагрузки; б — при перерыве и загруженни; в — осадка во времени при перерыве в  загружении;
г — при непрерывном нагруженни — разгружении — нагружении;
1 — слабый грунт; 2 — плотный песок и твердая глина; 3 — пластичным глинистый грунт; 4 — песокПри непрерывном возрастании давления с постоянной скоростью (рис. 1.6, а) на графике нет четко выраженных значении предела пропорциональности pпроп между давлением (напряжением), осадкой (деформацией) и разрушающей нагрузкой (временным сопротивлением)  pразр. Предел пропорциональности pпроп принимается условно на границе, где график имеет небольшую кривизну и может быть заменен прямым участком, а  pразр — равной нагрузке, при которой происходит выпирание грунта из-под штампа или резкое увеличение осадки (более 10 см). В случае перерыва в приложении нагрузки осадка фундамента продолжается (на рис. 1.6, б — вертикальный отрезок aa1
В песчаных грунтах осадка затухает быстро, а в глинистых грунтах — медленно. При дальнейшем увеличении давления в некотором интервале (отрезок a1b) осадка происходит медленнее, чем при непрерывном нагружении (отрезок ab).

При последовательном нагруженни — разгружении — нагружении фундамента кривые нагрузки и разгрузки не совпадают, причем вторичное нагружение вызывает приращение осадки dS (рис. 1.6,г). Полная осадка S складывается из упругой (восстанавливающейся) Sупр и остаточной Sост.
Многократное нагружение — разгружение фундамента уменьшает полную осадку; остаточная осадка при этом уменьшается, а восстанавливающаяся стремится к полной упругой осадке.

Рис. 1.7. Графики зависимости осадки от размеров штампа при постоянных давлениях
1, 2, 3 — соответственно при давлении p1, p2, p3На графике зависимости осадки от размеров штампа можно выделить три участка (рис. 1.7): первый для малых штампов площадью F 2 — деформация происходит преимущественно за счет выпирания грунта из-под штампа; второй для штампов площадью F ~ 0,04-0,2 м2 и третий для штампов площадью F > 0,2м2 — деформации происходят в основном от уплотнения грунтов. Для штампов площадью до 10—15м2, а иногда и более на третьем участке осадку можно считать пропорциональной площади фундамента. У глубоких фундаментов характер осадки зависит от условий и глубины их погружения. С увеличением глубины заложения осадка уменьшается; кривые зависимости S=f(р) становятся более пологими, на многих из них нет явно выраженных значений pпроп и pразр.

Несущая способность почвы

Несущая способность, пластмассовые опоры, 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. В некоторых источниках термин «фундамент» 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 помещений — 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 поселок.

[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. 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), в то время как 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 видеть 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 сняты 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 разрушения пластика

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 — 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 рыхлый
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
= Стандартное испытание на проникновение
= Испытание на конусное проникновение
= Когезия 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. воды) 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 составляет 1000 & раз 9,81 = 9810 Н (вес = 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 — 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 ряда от основания. (Любая сторона треугольника может быть основанием.) Параллельная прямая 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 = & раз w & раз 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 грунта может варьироваться, существует несколько 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 имеет обозначение
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 увеличиваться значение бокового давления.
Минимальное значение известно как активное давление грунта (E a ), и значение равно K & 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.


[начало 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 & раз 19 & 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 цифру .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]

Закрыть это окно (скрин) если не нужно!

вернуться на главную страницу Механика грунтов

Какие бывают типы фундаментов зданий и как они распределяют нагрузки?

Когда средний человек думает о фундаменте, ему, вероятно, приходят на ум стены подвала своего дома.Или они думают о том человеке, который звонит им каждый год в одно и то же время, чтобы попросить пожертвование … Стена подвала или фундаментная стена — это часть конструкции, которая выдерживает нагрузку от бокового давления грунта, вызванного нарастающим на нее грунтом. , но он также передает нагрузку здания от конструкции вверху вниз на землю внизу. Есть две категории фундаментов, которые используются для передачи строительных нагрузок на землю: мелкие и глубокие фундаменты. Тип почвы и ее условия помогают инженерам-строителям определить, какой тип фундамента лучше всего подходит для конкретной конструкции.

Неглубокие фундаменты часто находятся под легковесными конструкциями, такими как дом или сарай, и находятся близко к поверхности земли. Примером неглубокого фундамента является бетонный фундамент. Бетонные опоры расположены под фундаментными стенами и внутренними колоннами и используются для распределения нагрузки от конструкции наверху на достаточно большую площадь, которая ограничивает движение земляного полотна внизу. Требуемый размер опоры зависит от типа почвы под ней.Если основание ставится на глину, оно должно быть намного больше, чем если бы оно стояло на коренной породе, поскольку коренная порода имеет гораздо большую несущую способность.

Мелкие фундаменты подвержены смещению в зависимости от окружающих условий и типа почвы, на которую они опираются. Например, в Виннипеге, где я живу, фундамент большинства домов строится на глине, которая набухает при впитывании влаги. Набухание почвы вызывает ее вспучивание, которое может поднять фундамент и вызвать неравномерную осадку в доме.Если разница в осадке минимальна, это обычно не структурная проблема, а скорее эстетическая проблема. Иногда движение может быть настолько сильным, что структурная целостность системы фундамента нарушается и требуется ремонт или замена. Прочтите этот пост, чтобы узнать о других причинах неглубокого движения фундамента и отказов.

Плотные плиты и плита на уровне грунта — это два других типа неглубоких фундаментов, которые используются в строительстве и могут быть намного более экономичными, чем глубокие фундаменты, если нагрузки не слишком велики и конструкция может выдерживать дифференциальные движения.Существуют риски, связанные с плитой на уклонах, так как почва под ней может сжиматься и набухать, что может вызвать движение плиты. Если хозяину комфортно с перемещением плиты, то такой вариант плиты перекрытия — самый экономичный вариант. Если отделка и оборудование, размещаемое на плите, не переносят движения, часто рекомендуется использовать конструктивную плиту перекрытия. Несущая плита перекрытия имеет пустоту внизу, поэтому набухание и усадка почвы под ней не влияет на плиту.Когда почвенные условия не идеальны для размещения фундаментов мелкого заложения, следует рассмотреть возможность создания фундаментов глубокого заложения.

Глубокие фундаменты часто встречаются под большими зданиями, где вес конструкции очень велик и движение конструкции нежелательно. Эти фундаменты переносят нагрузку на землю намного ниже поверхности земли. Самый распространенный вид глубоких фундаментов — сваи. Сваи длинные и тонкие и передают нагрузку на здания за счет трения между стороной сваи и окружающей почвой и через опору между дном сваи и слоями грунта ниже.Сваи могут быть стальными, деревянными или бетонными. Стальные сваи часто представляют собой горячекатаные двутавровые или винтовые сваи. Деревянные сваи часто представляют собой большие деревянные секции, которые обрабатываются давлением и используются для временных или постоянных конструкций. Бетонные сваи бывают сплошными шестиугольными или круглыми, армированными стальной арматурой.

Некоторые люди могут подумать, что глубина фундамента коррелирует с величиной нагрузки, передаваемой на почву, но обычно это не так.Если нагрузки очень велики, глубокие фундаменты устанавливаются ниже поверхности земли до тех пор, пока не встретится прочный / плотный слой почвы, такой как коренная порода или ледниковая тила. Оба они имеют очень высокую несущую способность, которую не могут обеспечить такие почвы, как глина и гравий. Сваи, доходящие до прочных / плотных слоев почвы, называются концевыми несущими сваями. Расположение этих слоев почвы может сильно различаться. На большой строительной площадке возможно столкновение одной сваи с коренной породой на 50 футов ниже уровня земли на одном конце площадки, в то время как свая на другом конце площадки может столкнуться с коренной породой на глубине до 100 футов ниже уровня земли!

Когда сваи используются для передачи нагрузок на окружающий грунт за счет трения, они называются сваями трения.Большая длина сваи означает большую способность переносить нагрузки на окружающую почву. Фрикционные сваи используются, когда на грунт необходимо передать более легкие нагрузки и когда неэкономично или нецелесообразно расширять сваю до плотного слоя почвы. В настоящее время бетонные фрикционные сваи часто используются в качестве фундамента в новых домах, поскольку они намного более устойчивы, чем опоры.

Фундаменты — одна из важнейших составляющих конструкции здания.К сожалению, почвы, на которые передаются строительные нагрузки, могут быть настолько разными в разных местах. Чтобы снизить риск, связанный с фундаментом, всегда рекомендуется привлекать инженера-геолога для исследования грунта. Они смогут дать хорошие рекомендации относительно того, какой фундамент использовать, в зависимости от типа встречающейся почвы. Для большинства новых зданий, в зависимости от вашей юрисдикции, вы не сможете получить разрешение на строительство без геотехнического отчета или рекомендации, основанной на опыте инженеров.

Надеюсь, это даст вам некоторые базовые знания об основах, используемых для поддержки зданий, в которых вы живете и которые видите в своей повседневной жизни. Если вы хотите узнать больше о фундаментах и ​​других вопросах, связанных со строительной инженерией, не стесняйтесь подписаться на наш курс по основам строительной инженерии! У вас есть вопросы по фондам? Не стесняйтесь, чтобы оставить комментарий ниже.

Если вы хотите получить дополнительную информацию об основах проектирования конструкций, воспользуйтесь нашим полным руководством здесь!

Различные виды нагрузок на свайные фундаменты и их расчет

🕑 Время чтения: 1 минута

Свайный фундамент — это наиболее распространенный тип глубокого фундамента, используемый для передачи структурных нагрузок, а именно осевой нагрузки и боковой нагрузки, на более глубокие слои твердого грунта.Чтобы выбрать и спроектировать подходящий тип сваи, необходимо понимать типы нагрузок на сваи и механизм их передачи.

Осевые нагрузки создают сжимающие или растягивающие силы, действующие параллельно оси фундамента. Если свая вертикальная, то осевая нагрузка равна приложенной вертикально. Боковые нагрузки создают моменты, сдвиг и последующий боковой прогиб в свайном фундаменте. Боковое отклонение активирует боковое сопротивление в прилегающем грунте.

1. Осевые нагрузки

Осевая нагрузка может быть сжимающей (направленной вниз) или растягивающей (подъем). Когда он сжимается, глубокие фундаменты противостоят нагрузке за счет сопротивления трения и сопротивления опоры носка, как показано на рис. 1.

Однако, когда нагрузка является растягивающей, сопротивление вызывается боковым трением и весом фундамента, как показано на рис. 1. В глубоких фундаментах с увеличенным основанием подъемным нагрузкам также противодействуют опоры вдоль потолка увеличенного основания. база.Осевые нагрузки включают в себя постоянные нагрузки, временные нагрузки, снеговые и ледовые нагрузки, которые передаются от надстройки на свайный фундамент.

Рис.1: Осевые нагрузки на сваи

Постоянные и живые нагрузки

Статические нагрузки могут быть рассчитаны после того, как проектировщик конструкции предоставит все подробности о конструкции надстройки. Что касается динамических нагрузок, применяемые коды используются для расчета динамической нагрузки в зависимости от типа и функции каждого помещения в здании.

Если такая информация не предоставляется вам, можно принять решение о первоначальной оценке нагрузки для каждого этажа в случае высотных зданий, которая колеблется от 10 до 15 кПа / этаж. Собственная масса свайного фундамента зависит от толщины плота, размера и количества свай, а также от удельного веса бетона.

2. Боковые нагрузки

Боковые нагрузки вызывают сдвиг и момент в глубоком фундаменте, как показано на рис. 2. Эти сдвиги и моменты вызывают боковые прогибы в фундаменте, которые, в свою очередь, вызывают боковое сопротивление в прилегающем грунте.

Величины этих боковых прогибов и сопротивлений, а также соответствующая несущая способность фундамента зависят от жесткости как грунта, так и фундамента.

Свайные фундаменты обычно обладают сопротивлением боковым нагрузкам от пассивного сопротивления грунта на поверхности крышки, сдвигу на основании крышки и пассивному сопротивлению грунта валам свай. Последний источник обычно является единственным надежным.

Рис.2: Боковые нагрузки на сваи

Ветровые нагрузки

Ветровые нагрузки создают значительную эксцентрическую нагрузку на план фундамента, как показано на рис.3. Как показывает практика, ветровая нагрузка на конструкцию может составлять 1,5% от статической нагрузки или давление 2 кПа для высоких конструкций высотой до 200 м. Если высота конструкции превышает 200 м, то для расчета давления ветра используется испытание в аэродинамической трубе. Различные стандарты предусматривают процедуры оценки ветровых нагрузок, такие как ASCE7 и AS1170.2–2011.

Рис. 3: Ветровая нагрузка на здания, перенесенные на свайный фундамент

Землетрясение

Подобно ветровым нагрузкам, землетрясения создают большую эксцентричную нагрузку на план фундамента.Этот тип нагрузки в основном горизонтальный, и его необходимо учитывать при проектировании свай.

Проектировщик должен учитывать инерционные эффекты из-за нагрузок, приложенных к свае опорной конструкцией, такие как кинематические эффекты из-за движений грунта, вызванных землетрясением, воздействующим на сваю, возможную потерю опоры грунта во время землетрясения из-за разжижения или частичной потери прочность почвы. Нагрузки от землетрясений рассчитываются с использованием спектров реакции и динамического структурного анализа.

Рис.4: Землетрясения на свайный фундамент

Нагрузки от давления земли

Нагрузки от давления грунта особенно связаны со стенами подвала и системой подконструкции. С самого раннего этапа проектирования теорию давления грунта можно использовать для расчета нагрузок от давления грунта. Однако взаимодействие грунта и конструкции используется для детального и окончательного проектирования.

Нагрузки от наземных движений

Движение грунта — еще одна причина боковых нагрузок, действующих на свайный фундамент.Желательно учитывать взаимодействие между системой фундамента и источником движения грунта через величину движения грунта, а не пытаться напрямую преобразовать движение грунта в эквивалентную силу.

3. Прочие грузы

Другое источники нагрузки, которые, возможно, необходимо учитывать, включают снег, лед, термический эффекты, сильные удары и взрывы. Требования к учету таких нагрузок: изложены в соответствующих стандартах, регулирующих конструктивное проектирование зданий.

Пригодность строительной площадки

Давление на подшипнике

Несущее давление грунта — это его способность выдерживать нагрузку на здание без чрезмерной осадки (более 25 мм). Давление на опору зависит от типа почвы. Это должно быть оценено на основе фундамента.

Определение хорошего грунта

Хорошая почва определяется в NZS 3604: 2011 Здания с деревянным каркасом как грунт, имеющий предельное несущее давление 300 кПа.

Доказательства хорошего грунта включают в себя:

  • фундаменты соседних зданий не имеют признаков оседания или несоответствия
  • нет свидетельств оползней в окрестностях
  • нет свидетельств подземных сооружений
  • нет органической почвы , торф или мягкая глина.

Для определения хорошего грунта можно использовать динамический конусный пенетрометр или тест с пенетрометром scala.

Если грунт не выдерживает нагрузочного давления, полученного при испытании пенетрометром, или если здание выходит за рамки NZS 3604, состояние грунта должно быть оценено геотехником или инженером-геологом.

Типы грунтов недостаточного опорного давления

Типы грунтов с недостаточным несущим давлением включают торф, песок и расширяющуюся глину.

Торф

Торф встречается в низинах и состоит из спрессованной мертвой растительности, которая была защищена от разложения кислыми грунтовыми водами. Хотя поверхность земли может казаться устойчивой и сухой, торф может находиться под поверхностью в глубоком слое, который сжимается под весом здания.

При подозрении на присутствие торфа проконсультируйтесь с инженером-почвенником. Протяженность и глубину торфа необходимо будет определить путем бурения скважин. Там, где есть только тонкий слой торфа, его можно удалить, чтобы обнажить более плотную почву. В качестве альтернативы могут потребоваться специально спроектированный плотный фундамент и плита перекрытия.

Песок

Пески различаются по размеру частиц и плотности, а некоторые типы песка имеют низкую несущую способность. Если тип грунта — песок, могут потребоваться сваи, забитые до хорошего несущего слоя, в сочетании с бетонной плитой.

Керамзит

Керамзит значительно увеличивается в объеме при намокании и снова дает усадку при высыхании.

Когда расширяющаяся глина распространяется на значительную глубину под поверхностью, и особенно если это происходит на глубине, где уровень воды колеблется, во время влажных периодов может происходить существенное поднятие поверхности земли с последующим оседанием в засушливые периоды. Величина подъема будет варьироваться в зависимости от содержания глины в почве, но может достигать 50 мм.

Строительство на глинистой почве повлияет на содержание влаги в почве и приведет к разной модели расширения и сжатия. Влагосодержание также будет снижено за счет больших площадей с твердым покрытием, посадки деревьев и дренажа почвы.

Если присутствует расширяющаяся глина, проконсультируйтесь с инженером-строителем или инженером-геологом.

Заливка

Если строительная площадка содержит участки засыпки, будь то выкопанные и перемещенные на участке или импортированные из другого места, он должен соответствовать NZS 4431: 1989 Свод правил для засыпки земли для жилой застройки .

Необходимо провести испытания для определения несущей способности заливки. Как правило, насыпь вряд ли будет соответствовать требуемой несущей способности, поэтому фундамент должен проходить через насыпь до твердой опоры ниже.

Уровень грунтовых вод

Высокий уровень грунтовых вод означает, что давление воды в почве высокое и, соответственно, почва, вероятно, будет слабее. Высокое давление воды также отрицательно скажется на устойчивости наклонного грунта и увеличит нагрузку на стену, удерживающую наклонный грунт.

Если строительная площадка окружена участками возвышенности, подземные воды будут иметь тенденцию течь на площадку. Это может вызвать давление под бетонной плитой перекрытия или повысить уровень влажности под деревянным полом. Это также может привести к попаданию воды в сваи древесины. В этой ситуации может потребоваться дренаж грунта.

Признаки высокого уровня грунтовых вод включают:

  • тростник или другую растительность на влажных территориях
  • поверхностные воды или заболоченный грунт
  • родники.

Высокий уровень грунтовых вод, вероятно, будет означать, что строительство будет более трудным, и может потребоваться откачка земляных работ и обеспечение дренажа для удаления воды, что, как правило, приведет к дополнительным расходам.

Пробные отверстия

Информация об истории участка из таких документов, как PIM или LIM, может подтвердить, что на участке есть недра, подходящие для предлагаемых строительных работ, но если есть сомнения в хорошей опоре, необходимо вырыть пробные ямы, из которых можно взять образцы грунта. на более низких уровнях.

При рытье пробных ям записывайте:

  • дату выемки
  • расположение ямы на участке
  • относительный уровень ямы, если грунт неровный
  • габаритные размеры и глубина ямы
  • использованная система выемки
  • легкость раскопок
  • осадков, выпавших во время рытья ям
  • Состояние грунтовых вод и уровень грунтовых вод (если обнаружен)
  • описания почвы и глубина каждого слоя
  • позиций, из которых были взяты пробы.

Если предлагаемое здание малоэтажное, пробные ямы можно вырыть механической лопаточкой или вручную.

Во время копания стороны котлована должны поддерживаться, чтобы можно было безопасно войти в яму для отбора проб. По завершении отбора проб грунта засыпьте пробную яму, утрамбовав материал слоем 150 мм, чтобы это не повлияло на будущие работы на участке.

Размещение информации

Получите информацию о состоянии почвы в местных и региональных советах, в PIM / LIM и / или при посещении объекта.Некоторые местные советы разработали онлайн-карты, показывающие места, подверженные риску таких опасностей, как наводнение или разжижение.

Если есть сомнения в устойчивости грунта, проконсультируйтесь с инженером-геологом.

Практический совет по документу MBIE 17: Хорошо спланированные наземные исследования могут сэкономить средства. указывает, что некоторые плохие характеристики зданий во время землетрясений в Кентербери были результатом неадекватных исследований местности. В нем описываются цели и стратегия исследования объекта, а также указывается, как соответствующая стратегия может реально сэкономить деньги.

Обновлено: 10 июня 2021 г.

Применение раздвижных опор и распределения давления почвы

Введение

Размер и вес здания, а также характер грунтовой конструкции, на которой оно построено, играют решающую роль при проектировании фундамента. Необходимо учитывать распределение давления почвы, чтобы обеспечить прочную конструкцию. Фундамент с раздвижным основанием — важнейший структурный элемент, обеспечивающий прочность фундамента здания.

Определение опор

Опора — это структурный элемент, который переносит вес здания на почву с помощью колонн, стен и боковых нагрузок от земляных подпорных конструкций. В нашем учебном курсе по гражданскому экзамену PE обсуждаются опоры и их физические характеристики для инженеров, готовящихся к экзамену PE Civil.

Важность раздвижных опор

· Фундамент с раздельными опорами имеет более широкую нижнюю часть по сравнению с несущим фундаментом; более широкое дно «распределяет» вес конструкции на большую площадь для большей устойчивости.

· В то время как традиционные точечные опоры имеют только одну точку соприкосновения с фундаментом, расставленные опоры непрерывно расширяют опору по всей планировке здания.

· Раздвижные опоры используются для поддержки фундамента или набора опор под зданием.

· Чтобы добавить дополнительную опору, раздвижные опоры сделаны из бетона и армированы сталью. Поскольку раздельное основание переносит вес здания на большую площадь, у раздвинутых опор есть небольшой риск выхода из строя по сравнению с точечными нижними колонтитулами.

· Подкладка фундамента продлевает срок службы здания, сводя к минимуму структурные повреждения. Опоры должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать нагрузки на колонну и безопасно передавать их на почву.

· Подножки могут быть круглыми, квадратными или прямоугольными.

· В жилищном строительстве широко распространены пустотелые фундаменты.

Способ распределения давления почвы в расширенном основании

Нагрузки на колонну действуют в центре основания, создавая однородную поверхность для почвы под площадкой основания.Распределение давления зависит от состава почвы и степени гибкости основания.

Типы раздвижных опор:

· Изолированная опора

Когда колонны расположены далеко друг от друга, для поддержки одиночных колонн используются изолированные опоры.

· Комбинированная опора

Когда две колонны расположены близко друг к другу и их отдельные опоры перекрывают друг друга, требуется комбинированная опора.Комбинированное основание поддерживает две колонны, поэтому нагрузка распределяется равномерно. Комбинированное основание может быть прямоугольным или трапециевидным.

· Ленточная опора (консольная)

В ленточной опоре две изолированные опоры соединяются с помощью структурной стяжки (жесткой балки) или рычага.

· Матовый фундамент (плот)

Матовый фундамент — это большая плита, которая поддерживает несколько колонн и стен под всей конструкцией. Если несколько столбцов перекрывают друг друга, то обеспечивается единое основание для всех столбцов.Этот тип опоры известен как матовая опора. Фундаменты из матов используются для уменьшения дифференциальной осадки на неоднородных почвах.

Почему почва является решающим фактором при строительстве фундамента?

Коррозию нельзя недооценивать.

Под коррозией мы понимаем разложение вещества, вызванное реакцией с окружающей средой. Это может быть, например, воздействие воды на камни или химическая реакция, протекающая с металлами. Таким образом, коррозия всегда играет роль, когда речь идет о строительных проектах, поскольку почва — это среда, которая может вызвать коррозию из-за того, что в ней содержится.Однако это зависит от его состава. По этой причине почва делится на разные классы с разным уровнем коррозионного поведения или агрессивности. Классы определяются на основе содержания кислорода, водопоглощающей способности или сопротивления почвы. В почвах первого класса можно встретить малоагрессивные типы почвы. Обычно это несвязные почвы, содержащие песок и гравий. Связные почвы, такие как мергель и суглинок, в основном относятся к категории слабоагрессивных почв II класса. Все высокоагрессивные почвы относятся к III классу почв.Обычно это органические почвы, такие как перегной, дерновые или болотистые почвы. Но в этот класс также входят загрязненные почвы и бывшие свалки. В Европе почвы в основном относятся к I и II классам.

Идеальные недра

Действительно ли существует такая вещь, как идеальные недра? Из того, что вы ранее читали в этой статье, вы можете прийти к выводу, что несвязные грунты I класса являются лучшим типом грунта для строительства. Однако, поскольку почвы всегда могут иметь разные соотношения смеси, а классы грунтов на самом деле не так точны, строительный грунт всегда должен быть исследован и оценен индивидуально.Сделать это можно только при обследовании почвы. Затем вы можете выбрать, какой тип фундамента использовать, в зависимости от состава слоев почвы. Это может быть классический бетонный фундамент или инновационная безбетонная альтернатива, например, заземляющие винты KRINNER.

Винты заземления можно использовать практически везде

В принципе, заземляющие шнеки KRINNER можно использовать практически на всех типах почв, в зависимости от состава почвы. Наши винты заземления представляют собой компоненты из оцинкованной стали, которые можно вбить в землю с помощью отвертки для заземления.Фундамент приобретает устойчивость и несущую способность за счет давления и бокового давления грунта. Следовательно, они могут нести ту же нагрузку, что и обычные бетонные фундаменты. Винты для заземления KRINNER особенно подходят для использования на стройплощадках, где несущий грунт находится только в более глубоких слоях грунта. Именно здесь раздвижные винты серии V от KRINNER имеют явное преимущество перед традиционными бетонными основаниями.

Требования к конструктивному проектированию коммерческих сооружений

Действующим строительным кодексом штата, регулирующим коммерческое и инженерное жилое строительство, является Кодекс структурных особенностей штата Орегон 2019 года (OSSC), который основан на Международном строительном кодексе 2018 года (IBC) с поправками, внесенными штатом Орегон. .

Грунты и фундаменты

Расчетные параметры фундамента и подпорной стены могут быть основаны на свойствах грунта по умолчанию согласно строительным нормам или на основании геотехнического отчета.

  • Боковая нагрузка грунта по умолчанию для проектирования фундамента и подпорных стен, поддерживающих обратную засыпку на уровне, должна составлять 40 фунтов на квадратный фут / фут для подпорных стен с боковым ограничением и 60 фунтов на фут / фут для подпорных стен с боковым ограничением. Боковое давление для стен, поддерживающих наклонную засыпку или дополнительные нагрузки, должно быть определено в геотехническом отчете.

  • При проектировании фундамента и подпорных стен должны учитываться боковые нагрузки на грунт из-за землетрясений.

  • Глубина промерзания почвы 18 дюймов.

Снег

  • Снеговая нагрузка на грунт, используемая для определения требований сноса, основана на анализе снеговой нагрузки для штата Орегон, опубликованном Ассоциацией инженеров-строителей штата Орегон.

  • Снеговые нагрузки на грунт на конкретном участке можно определить в режиме онлайн с помощью веб-сайта Ассоциации инженеров-строителей штата Орегон.

Ветер

Расчетное давление ветра должно определяться с использованием 3-секундной скорости порыва ветра и процедур издания «Минимальные расчетные нагрузки для зданий и других сооружений» от 2016 г. (ASCE 7-16) или в соответствии с альтернативным вариантом. метод, содержащийся в OSSC (если применимо). Расчетная скорость ветра в 3-секундном порыве для города Портленд составляет:

Категория риска Vult (миль в час)
I 92
II 98
III 105
IV 110

Категория воздействия ветра зависит от площадки и должна определяться ответственным инженером на основании условий площадки.

Сейсмостойкость

Существующие здания — Информация о главе 24.85 — Стандарты сейсмического проектирования для существующих зданий — включая поэтапные сейсмические обновления

Глава 24.85 Кодекса города Портленда регулирует требования к сейсмическому проектированию существующих зданий. Сейсмическая модернизация может потребоваться для существующих зданий, которые претерпевают изменение использования или занятости, добавление, реконструкцию, переделку или замену крыши здания URM. Дополнительную информацию см. В главе 24.85 Кодекса города Портленда.

  • Триггеры стоимости:

    Глава 24.85 Кодекса города Портленд требует, чтобы определенные триггеры стоимости для сейсмической оценки или сейсмических улучшений ежегодно корректировались с помощью индекса стоимости строительства. Стоимость обновляется ежегодно в первом квартале календарного года, когда доступен индекс стоимости строительства.

    Ниже перечислены текущие обновленные триггеры стоимости:

    (a) Сейсмическая оценка, ection 24.85.060: Отчет об оценке ASCE 41 требуется, когда стоимость строительства превышает пороговое значение.Текущий порог затрат составляет 290 977 долларов.

    (b) Неармированное каменное здание (URM), Раздел 24.85.065 (B): Сейсмическое обновление может потребоваться для здания URM, подвергающегося ремонту или модификации, когда стоимость переделки или ремонта превышает определенные пороговые значения. Ниже приведены обновленные пороговые значения затрат для таблицы 24.85-C

    Таблица 24.85-C

    Описание здания Стоимость перестройки или ремонта за 2-летний период
    Одноэтажная неармированная кладка (URM) дом $ 66.51
    Неармированная каменная кладка (URM) двух и более этажей или здания URM с особыми опасностями (см. Раздел 24.85.065B) $ 49,88

    Дополнительные триггеры для сейсмических обновлений см.