Несущая способность ленточного фундамента калькулятор: Расчет фундамента

Содержание

Чистая несущая способность длинного фундамента в анализе устойчивости фундамента Калькулятор

✖Альфа-коэффициент фундамента равен 1,0 для ленточных фундаментов и 1,3 для круглых и квадратных фундаментов.ⓘ Альфа-фактор фундамента [α_f]		+10% -10%
✖Прочность недренированного грунта на сдвиг в пределах зоны на 1 диаметр выше и на 2 диаметра ниже кончика сваи.ⓘ Недренированная прочность на сдвиг почвы [c_u]	Атмосфера ТехническийАттопаскальБармикробарСантиметр ртутного столба (0 °C)Сантиметр водяного столба (4 °C)сантипаскальдекапаскальдесятипаскальДина на квадратный сантиметрэкса паскаль Фемто паскаль Морская вода для ног (15 °C)Вода для ног (4 °C)Вода для ног (60 ° F)ГигапаскальГрамм-сила на квадратный сантиметргектопаскальДюйм ртутного столба (32 ° F)Дюйм ртутного столба (60 ° F)Дюйм водяного столба (4 °C)Дюйм воды (60 ° F)кгс / кв. смКилограмм-сила на квадратный метрКилограмм-сила / кв. миллиметрКилоньютон на квадратный метркилопаскальКило фунт на квадратный дюймКип-сила / квадратный дюймМегапаскальИзмеритель морской водыМетр воды (4 °C)МикробармикропаскальМиллибарМиллиметр ртутного столба (0 °C)Миллиметр воды (4 ° C)миллипаскальнанопаскальНьютон / кв.смНьютон / квадратный метрНьютон / квадратный миллиметрпаскальПета паскаль Пико паскаль пьезаФунт на квадратный дюймПаундаль / квадратный футФунт-сила на квадратный футФунт-сила на квадратный дюймФунты / квадратная ногаСтандартная атмосфераТерапаскальТонна-сила (длинная) на квадратный футТон-сила (длинный) / квадратный дюймТонна-сила (короткая) на квадратный футТонна-сила (короткая) на квадратный дюймторр	+10% -10%
✖Коэффициент несущей способности — это эмпирически полученные коэффициенты, используемые в уравнении несущей способности, которое обычно коррелирует с углом внутреннего трения грунта.ⓘ Коэффициент несущей способности [N_c]		+10% -10%
✖Эффективное вертикальное напряжение сдвига — это полное вертикальное напряжение, действующее в точке ниже поверхности земли, из-за веса всего, что находится выше: почвы, воды и поверхностной нагрузки. ⓘ Эффективное вертикальное напряжение сдвига [σ’_vo]	Атмосфера ТехническийАттопаскальБармикробарСантиметр ртутного столба (0 °C)Сантиметр водяного столба (4 °C)сантипаскальдекапаскальдесятипаскальДина на квадратный сантиметрэкса паскаль Фемто паскаль Морская вода для ног (15 °C)Вода для ног (4 °C)Вода для ног (60 ° F)ГигапаскальГрамм-сила на квадратный сантиметргектопаскальДюйм ртутного столба (32 ° F)Дюйм ртутного столба (60 ° F)Дюйм водяного столба (4 °C)Дюйм воды (60 ° F)кгс / кв. смКилограмм-сила на квадратный метрКилограмм-сила / кв. миллиметрКилоньютон на квадратный метркилопаскальКило фунт на квадратный дюймКип-сила / квадратный дюймМегапаскальИзмеритель морской водыМетр воды (4 °C)МикробармикропаскальМиллибарМиллиметр ртутного столба (0 °C)Миллиметр воды (4 ° C)миллипаскальнанопаскальНьютон / кв.смНьютон / квадратный метрНьютон / квадратный миллиметрпаскальПета паскаль Пико паскаль пьезаФунт на квадратный дюймПаундаль / квадратный футФунт-сила на квадратный футФунт-сила на квадратный дюймФунты / квадратная ногаСтандартная атмосфераТерапаскальТонна-сила (длинная) на квадратный футТон-сила (длинный) / квадратный дюймТонна-сила (короткая) на квадратный футТонна-сила (короткая) на квадратный дюймторр	+10% -10%
✖Коэффициент несущей способности Nq, используемый в уравнении несущей способности, который коррелирует с углом внутреннего трения грунта. ⓘ Коэффициент несущей способности Nq [N_q]		+10% -10%
✖Коэффициент бета-фундамента составляет 0,5 для ленточных фундаментов, 0,4 для квадратных фундаментов и 0,6 для круглых фундаментов.ⓘ Бета-коэффициент опоры [β_f]		+10% -10%
✖Единица массы почвы – это отношение общей массы почвы к общему объему почвы.ⓘ Удельный вес грунта [γ]	Килоньютон на кубический метрНьютон на кубический сантиметрНьютон на кубический метрНьютон на кубический миллиметр	+10% -10%
✖Ширина опоры — это меньший размер опоры.ⓘ Ширина опоры [B]	створаАнгстремарпанастрономическая единицаАттометрAU длиныЯчменное зерноМиллиардный светБор РадиусКабель (международный)Кабель (UK)Кабель (США)калибрсантиметрцепьCubit (греческий)Кубит (Длинный)Cubit (Великобритания)ДекаметрДециметрЗемля Расстояние от ЛуныЗемля Расстояние от СолнцаЭкваториальный радиус ЗемлиПолярный радиус ЗемлиРадиус электрона (классическая)флигельЭкзаметрFamnВникатьFemtometerФермиПалец (ткань)ширина пальцаФутFoot (служба США)ФарлонгГигаметрРукаЛадоньгектометрдюймкругозоркилометркилопарсеккилоярдлигаЛига (Статут)Световой годСсылкаМегаметрМегапарсекметрмикродюйммикрометрмикронмилмилиМиля (Роман)Миля (служба США)МиллиметрМиллион светлого годаNail (ткань)нанометрМорская лига (международная)Морская лига ВеликобританииМорская миля (Международный)Морская миля (Великобритания)парсекОкуньпетаметрцицеропикометраПланка ДлинаТочкаполюскварталРидРид (длинный)прутРоман Actusканатныйрусский АрчинSpan (ткань)Солнечный радиусТераметрТвипVara КастелланаVara ConuqueraVara De ФаареяДворЙоктометрЙоттаметрЗептометрЗеттаметр	+10% -10%
✖Значение Nγ является коэффициентом несущей способности. ⓘ Значение Nγ [N_γ]		+10% -10%

✖Чистая несущая способность — это максимальная интенсивность чистого давления, которому может подвергаться почва у основания фундамента без риска разрушения при сдвиге.ⓘ Чистая несущая способность длинного фундамента в анализе устойчивости фундамента [q_u]

Атмосфера ТехническийАттопаскальБармикробарСантиметр ртутного столба (0 °C)Сантиметр водяного столба (4 °C)сантипаскальдекапаскальдесятипаскальДина на квадратный сантиметрэкса паскаль Фемто паскаль Морская вода для ног (15 °C)Вода для ног (4 °C)Вода для ног (60 ° F)ГигапаскальГрамм-сила на квадратный сантиметргектопаскальДюйм ртутного столба (32 ° F)Дюйм ртутного столба (60 ° F)Дюйм водяного столба (4 °C)Дюйм воды (60 ° F)кгс / кв.

смКилограмм-сила на квадратный метрКилограмм-сила / кв. миллиметрКилоньютон на квадратный метркилопаскальКило фунт на квадратный дюймКип-сила / квадратный дюймМегапаскальИзмеритель морской водыМетр воды (4 °C)МикробармикропаскальМиллибарМиллиметр ртутного столба (0 °C)Миллиметр воды (4 ° C)миллипаскальнанопаскальНьютон / кв.смНьютон / квадратный метрНьютон / квадратный миллиметрпаскальПета паскаль Пико паскаль пьезаФунт на квадратный дюймПаундаль / квадратный футФунт-сила на квадратный футФунт-сила на квадратный дюймФунты / квадратная ногаСтандартная атмосфераТерапаскальТонна-сила (длинная) на квадратный футТон-сила (длинный) / квадратный дюймТонна-сила (короткая) на квадратный футТонна-сила (короткая) на квадратный дюймторр

⎘ копия

👎

Формула

сбросить

👍

Чистая несущая способность длинного фундамента в анализе устойчивости фундамента Решение

ШАГ 0: Сводка предварительного расчета

ШАГ 1. Преобразование входов в базовый блок

Альфа-фактор фундамента: 1.3 —> Конверсия не требуется
Недренированная прочность на сдвиг почвы: 0.075 Мегапаскаль —> 75000 паскаль (Проверьте преобразование здесь)
Коэффициент несущей способности: 3 —> Конверсия не требуется
Эффективное вертикальное напряжение сдвига: 20 Мегапаскаль —> 20000000 паскаль (Проверьте преобразование здесь)
Коэффициент несущей способности Nq: 2 —> Конверсия не требуется

Бета-коэффициент опоры: 0.5 —> Конверсия не требуется
Удельный вес грунта: 18 Килоньютон на кубический метр —> 18000 Ньютон на кубический метр (Проверьте преобразование здесь)
Ширина опоры: 2 метр —> 2 метр Конверсия не требуется
Значение Nγ: 2.5 —> Конверсия не требуется

ШАГ 2: Оцените формулу

ШАГ 3: Преобразуйте результат в единицу вывода

40337500 паскаль —>40337.5 килопаскаль (Проверьте преобразование здесь)

< 11 Анализ устойчивости фундамента Калькуляторы

Чистая несущая способность длинного фундамента в анализе устойчивости фундамента

Идти Чистая несущая способность = (Альфа-фактор фундамента*Недренированная прочность на сдвиг почвы*Коэффициент несущей способности)+(Эффективное вертикальное напряжение сдвига*Коэффициент несущей способности Nq)+(Бета-коэффициент опоры*Удельный вес грунта*Ширина опоры*Значение Nγ)

Максимальное давление подшипника при полном подшипнике Область Sq и Rect фундаменты Заняты

Идти Максимальное давление подшипника = (Осевая нагрузка/Площадь основания)*(1+(Эксцентриситет нагрузки 1*Основная ось 1/(Радиус вращения 1^2))+(Эксцентриситет загрузки 2*Основная ось 2/(Радиус вращения 2^2)))

Максимальное давление в подшипнике при эксцентрической нагрузке в обычном случае

Идти Максимальное давление подшипника = (Группа окружности/(Толщина плотины*Длина опоры))*(1+((6*Эксцентриситет нагрузки)/Толщина плотины))

Минимальное давление в подшипнике при эксцентрической нагрузке (обычный случай)

Идти Минимальное давление подшипника = (Осевая нагрузка/(Толщина плотины*Длина опоры))*(1-((6*Эксцентриситет нагрузки)/Толщина плотины))

Коэффициент коррекции Nc для прямоугольника

Идти Поправочный коэффициент Nc = 1+(Ширина опоры/Длина опоры)*(Коэффициент несущей способности Nq/Коэффициент несущей способности)

Максимальное давление почвы

Идти Максимальное давление почвы = (2*Осевая нагрузка)/(3*Длина опоры*((Ширина опоры/2)-Эксцентриситет нагрузки))

Нетто несущая способность при недренированной нагрузке связных грунтов

Идти Чистая несущая способность = Альфа-фактор фундамента*Коэффициент несущей способности Nq*Недренированная прочность на сдвиг почвы

Поправочный коэффициент для прямоугольника

Идти Поправочный коэффициент Nq = 1+(Ширина опоры/Длина опоры)*(tan(Угол внутреннего трения))

Поправочный коэффициент Nc для круга и квадрата

Идти Поправочный коэффициент Nc = 1+(Коэффициент несущей способности Nq/Коэффициент несущей способности)

Поправочный коэффициент Ny для прямоугольника

Идти Поправочный коэффициент Нью-Йорк = 1-0. 4*(Ширина опоры/Длина опоры)

Поправочный коэффициент для круга и квадрата

Идти Поправочный коэффициент Nq = 1+tan(Угол внутреннего трения)

Чистая несущая способность длинного фундамента в анализе устойчивости фундамента формула

Чистая несущая способность = (Альфа-фактор фундамента*Недренированная прочность на сдвиг почвы*Коэффициент несущей способности)+(Эффективное вертикальное напряжение сдвига*Коэффициент несущей способности Nq)+(Бета-коэффициент опоры*Удельный вес грунта*Ширина опоры*Значение Nγ)
q_u = (α_f*c_u*N_c)+(σ’_vo*N_q)+(β_f*γ*B*N_γ)

Что такое чистая несущая способность?

Чистая несущая способность — это чистое давление почвы, которое может быть безопасно применено к почве с учетом только разрушения при сдвиге.

Copied!

Калькулятор расчета подошвы фундамента. Этапы расчетов. Инструкция по расчету ленточного фундамента. Расчет оснований и фундаментов в системе APM Civil Engineering.

Расчет нагрузки на фундамент. Расчет подошвы фундамента.

Известно, что фундамент дома может опираться на грунт с разной несущей способностью. Несущая способность грунта — это сила давления от веса здания, которую выдерживает грунт длительное время при допустимой деформации.

Несущая способность грунта характеризуется величиной расчетного сопротивления грунта — R, т/м.кв.
Цель расчета – подобрать размеры подошвы фундамента и толщину песчаной подушки между грунтом и фундаментом так, чтобы удельное давление от веса здания было меньше расчетного сопротивления грунта.

Расчет ведем в следующей последовательности:

1. Выбираем размеры фундамента исходя из конструктивных соображений.

2. Определяем вес здания, приходящийся на один погонный метр длины стены.

3. По характеристикам грунта в основании фундамента определяем R – расчетное сопротивление грунта.

4. Расчитываем необходимую ширину подошвы фундамента на один погонный метр длины (площадь фундамента под 1 погонным метром стены).

5. Корректируем размеры фундамента по результатам расчета.

6. Определяем толщину песчаной подушки между грунтом и подошвой фундамента.

Для выполнения расчета удобно использовать программу – калькулятор (книга Excel)

На листе «Расчет» в разделе «1. Определение нагрузки от веса здания на 1 погонный метр подошвы фундамента» в первых столбцах вводим исходные данные по конструкции здания. Данные берем из чертежей проекта.

Для наглядности руководствуемся конструктивной схемой здания. Затем заполняем столбцы «Удельная нагрузка конструкций». Нагрузки определяем из таблиц на листе «Справочник». При заполнении исходных данных важно отличать вертикальные конструкции стен (нагрузка — т/м.куб.) от горизонтальных (нагрузка – т/м. кв.). Величина нагрузок конструктивных элементов здания принимается укрупненными блоками. Не учитывается вес отделки, оконные и дверные проемы не исключаются из расчета и т.п.

После ввода исходных данных программа выдает результат расчета – нагрузку на 1 погонный метр по каждой оси здания.

В разделе «2. Расчет ширины подошвы фундамента.» вводятся исходные данные по грунту и песчаной подушке. Расчетное сопротивление грунта определяется по таблицам на листе «Справочник». Для малозаглубленных фундаментов используется таблица «Расчетное сопротивление грунта R на глубине заложения фундамента 0,3м.» Программа выдает результат расчета – ширину подошвы фундамента по каждой оси.

С учетом результатов расчета и конструктивных соображений в строке «Принимаем:» назначаем ширину подошвы. Принятые размеры вводим в исходные данные по фундаменту раздела 1. Программа пересчитывает нагрузки и ширину подошвы. Добиваемся, чтобы принятая ширина подошвы была не меньше расчетной величины.

В разделе «3. Расчет толщины песчаной подушки» производится расчет толщины песчаной подушки по исходным данным, взятым из раздела 2. С учетом результатов расчета и конструктивных соображений в строке «Принимаем:» назначаем толщину подушки.

Бетонная подошва ленточного фундамента. Расчеты

При разметке стройплощадки положение стен будущего дома геодезисты отмечают специальными промаркированными вешками. Подошва традиционного монолитного ленточного фундамента представляет собой платформу из железобетона, предназначенную для равномерного распределения нагрузки, которую создаёт фундамент дома на грунт. Ширина подошвы обычно как минимум в два раза превышает ширину фундамента. Сооружения подошвы требуют большинство местных строительных норм и правил для установки фундаментов на рыхлых песчаных и илистых грунтах.

Высота большинства подошв для фундаментов, которые нам приходится сооружать, составляет 30, а ширина — 60 см. Обычно, если проектом не предусматривается иное, мы усиливаем такую подошву двумя рядами стальных арматурных прутков диаметром 12 мм. В нашем случае грунт на дне котлована был таков, что для двухэтажного дома с размерами в плане 8×12 м без дополнительной подошвы, увеличивающей площадь опоры фундамента, обойтись было нельзя. Для Ленинградской области, в котором мы работаем, это обычное явление.

Прежде чем приступить к сооружению подошвы, необходимо было разметить на дне котлована точное расположение фундамента дома.

При разметке стройплощадки положение стен будущего дома геодезисты отмечают специальными промаркированными вешками. Мы всегда ориентируемся по вешкам, установленным геодезистами при разметке стройплощадки ещё до начала рытья котлована. Обычно на дне котлована достаточно определить положение двух базовых точек — двух крайних углов одной из фундаментных стен. В большинстве случаев мы находим положение этих угловых точек с помощью шнура, натянув его между вешками, установленными геодезистами, и отвеса. По отвесу на дне котлована мы забиваем две свои вешки, используя для этого обрезки арматуры, чтобы не вынимать их, когда дело дойдёт до заливки бетона. Расстояние между этими двумя вешками должно точно соответствовать длине стены, указанной архитектором на плане.

Чтобы быстро разметить положение двух других углов фундамента, необходимо рассчитать длину его диагонали. С помощью обычного калькулятора сделать это не так уж сложно. А зная длину диагонали и размеры фундамента в плане, можно легко и точно определить положение остальных двух углов и отметить их вешками. Делаем мы это следующим образом. Два члена бригады удерживают концы ленты двух рулеток в базовых точках, уже отмеченных вешками, пока третий член бригады, натянув ленты обеих рулеток, перекрещивает их на отметках длины диагонали и длины стены, а в точке пересечения забивает в землю очередную вешку. Чтобы исключить возможные ошибки, мы всегда дважды перепроверяем расстояния между всеми вбитыми на дне котлована вешками, сверяя их с размерами, указанными на плане. После того, как во все углы будут забиты вешки, мы натягиваем шнур от одного угла к другому и получаем контур всего ленточного фундамента целиком.

Теперь, установив все вешки, можно приступать к сооружению опалубки. Мы используем для этого доски сечением 5×30 см, соединённые между собой с помощью забитых в землю стальных П-образных скоб, которые удерживают внутреннюю и наружную стенки опалубки на расстоянии друг от друга, точно равном 60 см.

Опалубку мы устанавливаем таким образом, чтобы стены фундамента располагались точно по центру подошвы (ширина фундаментных стен данного дома по проекту составляла 25 см). Начинаем работу по сооружению опалубки с того, что скрепляем под углом 90° гвоздями две доски сечением 5×30 см для формирования наружного угла и устанавливаем их на расстоянии 17,5 см от шнура. Затем параллельно доскам внешней опалубки устанавливаем и фиксируем с помощью стальных П-образных скоб. Так, постепенно продвигаясь от одного угла к другому, мы продолжаем этот процесс до завершения установки всех внешних и внутренних стенок опалубки.

Фиксирующие опалубку П-образные скобы на прямых участках расставляем с шагом 100-120 см. В местах стыка двух досок их края соединяем с помощью забитых под углом гвоздей и устанавливаем крепёжные скобы с обеих сторон от стыка.

Подгонять и подрезать доски опалубки по длине нам приходится довольно редко. Когда, например, две доски стыкуются недостаточно плотно, зазор мы заделываем с помощью короткой накладной доски, прибив её гвоздями с наружной стороны. А если та или иная доска оказывается немного длиннее, чем нужно, просто прибиваем её к смежной доске внахлёст. На образующиеся при этом на боковых кромках подошвы небольшие неровности просто не обращаем внимания. В конце концов, важен не внешний вид подошвы, так как она всё равно будет полностью зарыта в землю. Главное, чтобы готовая подошва имела прочность не ниже расчётной и успешно справлялась с возложенными на неё функциями.

После того, как опалубка полностью установлена, мы производим частичную обратную засыпку грунта около её потенциально слабых точек, например, на стыке отдельных досок или же на участках, где было невозможно установить П-образные крепёжные скобы. Кроме того, обратная засыпка не позволяет бетону просочиться под опалубку и приподнять её.

подошвы фундамента Далее с помощью теодолита мы устанавливаем уровень верхней кромки подошвы фундамента. Она должна располагаться, во-первых, строго горизонтально, а во-вторых, точно на заданной глубине, указанной на плане архитектором. Отметки уровня фиксируем небольшими гвоздиками 02,5×50 мм, забивая их наполовину длины на расстоянии 0,5-1,0 м друг от друга по всему периметру с внутренней стороны досок опалубки. При укладке бетона они служат нам ориентиром для определения, на какую высоту следует заполнять опалубку.

Теперь всё готово к укладке бетона. Наилучшие котлованы — это те, к любой точке которых может легко подъехать бетоновоз. Но так, к сожалению, бывает очень редко. Поэтому обычно мы начинаем укладку с наиболее труднодоступных для бетоновоза участков, перемещая лопатами бетон вдоль опалубки до тех пор, пока эти участи не будут заполнены до требуемой высоты — до уровня гвоздей, фиксирующих высоту подошвы фундамента.

После того, как заливка бетона в опалубку завершена, мы приступаем к укладке вдоль всего периметра подошвы двух рядов стальных арматурных прутков 012,5 мм. Для этого прутки арматуры сначала раскладываем в два ряда поверх влажного бетона примерно на расстоянии 15 см от каждой стенки, подсовывая их под поперечные перекладины П-образных скоб. А затем утапливаем их в бетон на глубину примерно 20 см, используя в качестве инструмента обыкновенные штыковые лопаты. Бетон над утопленными прутками арматуры тщательно и аккуратно «проштыковываем» теми же лопатами, чтобы удалить попавший в него воздух.

Выровняв поверхность бетона до высоты гвоздей, фиксирующих уровень верхней кромки подошвы, мы осторожно приподнимаем все стальные П-образные скобы на несколько сантиметров. Обычно на 5-7 см, не больше, чтобы беспрепятственно выполнить две последние операции. Первая из них — это затирка верхней кромки подошвы. Кроме облегчения всех последующих работ по возведению стен фундамента, гладкая поверхность облегчает удаление грязи и мусора, который неизбежно попадает на верхнюю кромку во время демонтажа опалубки. И наконец, завершающий этап в сооружении подошвы фундамента — это вырезание или выдавливание шпоночной канавки вдоль центральной осевой линии верхней кромки. Эта канавка должна обеспечить прочное и надёжное сцепление подошвы со стеной фундамента, которая будет возведена на ней в дальнейшем. Обычно мы делаем шпоночную канавку глубиной 2,5-3,0 см и шириной 7-8 см, просто вдавливая в бетон короткий брусок соответствующего сечения вдоль центральной линии верхней кромки подошвы. К моменту начала этой работы бетон обычно уже достаточно затвердевает, поэтому брусок оставляет за собой канавку, которая сама по себе не «заплывает» и не изменяет свою форму и размеры. Такие канавки мы делаем только на прямолинейных участках подошвы, не доводя их до углов примерно на 0,5-0,7 м. Поскольку углы являются самыми прочными частями фундаментной стены, беспокоиться о нарушении целостности фундамента в этих точках не стоит.

Прежде чем удалять опалубку, мы переносим с неё отметки положения углов фундаментных стен прямо на верхнюю кромку подошвы, прочертив риски остриём гвоздя на слегка затвердевшей поверхности бетона. Они будут служить ориентиром для установки опалубки при возведении стен фундамента.

Расчет оснований и фундаментов в системе APM Civil Engineering

Проектирование оснований и фундаментов является неотъемлемой частью проектирования зданий и сооружений в целом. Расчет фундаментов требуется не только для индивидуальных проектов зданий, но и для типовых серийных проектных решений. Конструктивные и объемно-планировочные решения зданий в значительной мере зависят от инженерно-геологических условий площадки строительства и возможных вариантов фундаментов.

Требованием п. 5.1.4. СП 50-101-2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений» является учет взаимодействия сооружения с основанием. Расчетная схема системы «сооружение — основание» или «фундамент — основание» должна выбираться с учетом наиболее существенных факторов, определяющих напряженное состояние и деформации основания и конструкций сооружения (статической схемы сооружения, особенностей его возведения, характера грунтовых напластований, свойств грунтов основания, возможности их изменения в процессе строительства и эксплуатации сооружения и пр. ).

Для совместного расчета сооружения и основания могут быть использованы численные методы и специализированное программное обеспечение. В полной мере такой расчет может быть реализован в модуле APM Structure3D, входящем в систему APM Civil Engineering. APM Structure3D, представляющий собой модуль конечно-элементного анализа, уникальная отечественная разработка, в которой, помимо прочностного расчета пространственных металлических, железобетонных, армокаменных и деревянных строительных конструкций, реализован расчет всех основных типов фундаментов.

Типы фундаментов, расчет которых может быть проведен в модуле APM Structure3D:

Возможен также расчет фундаментов произвольной конфигурации в плане и комбинированных (разных типов для одного здания), а также фундаментов сложной формы, например сплошных с оребрением.

Проектирование оснований фундаментов зданий и сооружений ведется по двум группам предельных состояний. Целью расчета по первой группе предельных состояний является определение несущей способности оснований, обеспечение прочности и устойчивости фундаментов на сдвиг по подошве и опрокидывание. Расчет по второй группе предельных состояний должен ограничить абсолютные и относительные перемещения фундаментов предельными величинами, гарантирующими нормальную эксплуатацию сооружения.

APM Structure3D имеет сертификат РОСС RU.СП15.Н00172 на соответствие расчета оснований и фундаментов следующим нормативным документам:

Общие принципы расчета фундаментов на упругом основании

Расчет фундамента начинается с предварительного выбора конструктивного решения и определения глубины заложения. Проверка пригодности принятых размеров, а также выбор размеров отдельных частей фундамента и способов его армирования выполняются исходя из расчета прочности грунта основания. Расчет оснований по деформациям производится исходя из условия совместной работы сооружения и основания. Совместная деформация основания и сооружения характеризуется абсолютной осадкой (подъемом) основания отдельного элемента фундамента.

При расчете деформаций основания с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства среднее давление под подошвой фундамента не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания (п. 5.5.8

СП 50-101-2004).

Следует отметить, что для моделирования упругого основания требуется определение коэффициентов пропорциональности, называемых коэффициентами постели. На основании данных инженерно-геодезических изысканий APM Structure3D позволяет задать структуру грунта и определить расчетное сопротивление грунта и коэффициенты постели оснований.

Для всех типов фундаментов для ввода нагрузок на основания применяются результаты статического расчета от действия какого-либо загружения или комбинации загружений. В качестве альтернативы возможен и «ручной» ввод в соответствии с расчетной схемой.

Расчет параметров грунта основания

В текущей версии системы APM Civil Engineering реализована модель грунта основания с использованием двух коэффициентов постели, которую принято называть моделью Пастернака. В случае применения в расчете одного коэффициента постели модель Пастернака сводится к традиционной модели Винклера, регламентированной

СП 50-101-2004. В дальнейших планах разработчиков — создание дополнительных инструментов для моделирования грунта объемными конечными элементами (модели грунта Кулона — Мора и Дрюкера — Прагера).

Понятие «основание» в APM Structure3D включает фундамент одного типа (столбчатый, ленточный, сплошной, свайный) с одинаковыми конструктивными параметрами и установленный на одном грунте.

Рис. 1. Задание параметров грунта основания

Для всех типов фундаментов, за исключением расчета свай-стоек, доступна вкладка Слои грунта (рис. 1), в которой осуществляется задание параметров грунта для данного основания. Одному основанию может соответствовать только один грунт. Для задания грунта прежде всего необходимо выбрать тип грунта (глина или песок). От выбранного типа зависит, каким будет выпадающее меню подтипа: для песка — гравелистый, крупный, средней крупности, мелкий, пылеватый; для глины — несколько вариантов, имеющих разный показателя текучести (IL) — от 0 до 1. Далее для задания доступны все остальные параметры: толщина, плотность, угол внутреннего трения (град. ), удельное сцепление, коэффициент поперечной деформации, модуль деформации.

Предусмотрена возможность выбора одного из типов грунтов с предопределенными характеристиками, например Глина IL = 0 или Песок средней крупности с возможностью дальнейшего редактирования параметров грунта. Расчетные сопротивления для каждого слоя грунта вычисляются на основании п. 5.5.8

СП 50-101-2004.

Расчет основания под столбчатый фундамент

Столбчатый фундамент, как правило, устанавливается под колонну. Поэтому для расчета упругого основания под столбчатый фундамент необходимо создать стальной или железобетонный конструктивный элемент «колонна» и установить опоры.

Затем нужно выделить все колонны с опорами и с помощью команды Упругое основание под столбчатый фундамент создать упругое основание. Так автоматически будут созданы соответствующие упругие основания под каждую колонну. Дальнейшее задание параметров (учет наличия подвала, коэффициенты условий работы и пр.) осуществляется во вкладках диалогового окна Фундаменты (рис. 2) для каждого основания или группы оснований. В результате расчета определяются: толщина продавливания грунта с учетом нагрузки на основание, коэффициенты постели, число ступеней фундамента и их геометрические размеры, осадка, крен, необходимое количество арматуры. После выполнения расчета доступна схема расположения ступеней фундамента в грунте, 3D-модель фундамента с армированием отображается на расчетной схеме.

Рис. 2. Расчет столбчатого фундамента под колонну

Расчет свайного фундамента

В основу расчета свайного фундамента положено определение требуемого количества свай в кусте. Необходимо выделить все колонны (ЖБ-колонны или стальные конструктивные элементы) с опорами и с помощью команды Упругое основание под свайный фундамент создать соответствующие упругие основания. Так автоматически будут созданы упругие основания под каждую колонну.

Рис. 3. Порядок расчета свайных фундаментов

Далее во вкладках диалогового окна Фундаменты (рис. 3) для каждого основания или для группы оснований осуществляется задание параметров. Геометрические параметры, такие как сечение и размеры, могут быть выбраны из базы данных стандартных свай или заданы пользователем. Вкладка Конфигурация позволяет выбрать тип свай: сваи-стойки (забивная, оболочка, набивная и буровая) или висячие сваи (забивная, оболочка, оболочка, заполняемая бетоном набивная и буровая, винтовая, бурозавинчиваемая, вдавливаемая). Параметры ростверка применяются для задания геометрических размеров и материала ростверка, а также для учета наличия подвала.

Рис. 4. Результаты расчета и схема свайного фундамента

В результате расчета (рис. 4) определяются следующие параметры: толщина продавливания грунта с учетом нагрузки на основание, коэффициенты постели, осадка, крен, несущая способность сваи по грунту на продавливание и на выдергивание и необходимое количество свай, а также геометрические размеры плиты ростверка, размеры условного фундамента, расчетное сопротивление грунта под условным фундаментом. После выполнения расчета доступна схема расположения куста свай в грунте, 3D-модель ростверка отображается на расчетной схеме.

Расчет основания под ленточный фундамент

Ленточный фундамент представляет собой балку, установленную под стеной или под рядом близко стоящих колонн. Для расчета упругого основания под ленточный фундамент необходимо создать ЖБ-ригель, стальной или деревянный конструктивный элемент, а затем установить опоры по длине конструктивного элемента.

В одно основание ленточного фундамента могут входить несколько конструктивных элементов одного сечения, расположенных на одном грунте. После выделения ригеля или группы ригелей одного сечения с помощью команды Упругое основание под ленточный фундамент создается соответствующее упругое основание (рис. 5).

Рис. 5. Подготовка модели ленточного фундамента

Дальнейшее задание параметров (учет наличия подвала, коэффициенты условий работы и т.д.) и выполнение расчета основания по прочности грунта и осадкам осуществляется во вкладках диалогового окна Фундаменты для каждого основания или группы. Расчет фундамента как железобетонного элемента с подбором арматуры выполняется в диалоговом окне Конструктивные элементы.

Расчет основания под сплошной фундамент

Сплошной фундамент представляет собой плиту. Для расчета упругого основания под сплошной фундамент необходимо создать конструктивный элемент с типом элемента ЖБ-оболочка, а затем установить опоры по всей пластине.

В одно основание сплошного фундамента могут входить несколько конструктивных элементов одинаковой толщины, расположенных на одном грунте. После выделения одного или нескольких конструктивных элементов с помощью команды Упругое основание под сплошной фундамент создается соответствующее упругое основание (рис. 6).

Рис. 6. Конфигурация и результаты расчета сплошного фундамента

Дальнейшее задание параметров и выполнение расчета основания по прочности грунта и осадкам осуществляется во вкладках диалогового окна Фундаменты для каждого основания или группы. Расчет фундамента как железобетонного элемента с подбором арматуры выполняется в диалоговом окне Конструктивные элементы.

Совместный расчет сооружения, фундамента и основания

Расчет внутренних усилий в системе «основание — фундамент — сооружение» допускается выполнять на основании, характеризуемом переменным в плане коэффициентом жесткости (коэффициентом постели). При этом переменный в плане коэффициент постели назначается с учетом неоднородности в плане и по глубине основания. Коэффициенты постели зависят от структуры и физических свойств грунта, а также от нагрузки на основание. В APM Structure3D эти коэффициенты могут быть определены в процессе последовательных приближений:

В системе APM Structure3D реализован комплексный подход расчета строительного объекта «основание — фундамент — сооружение». Выполнение расчета конструктивных элементов (металлических, железобетонных, армокаменных, деревянных) и фундаментов в «одном окне» имеет ряд очевидных преимуществ:

Такой подход, на наш взгляд, наиболее полно соответствует требованиям современного проектирования.

Калькулятор несущей способности ленточного фундамента

Коэффициент несущей способности, зависящий от сцепления, зависящий от коэффициентов формы

Идти Коэффициент несущей способности зависит от сцепления = (Предельная несущая способность-((Эффективная надбавка*Коэффициент несущей способности зависит от надбавки)+(0,5*Удельный вес грунта*Ширина основания*Коэффициент несущей способности зависит от удельного веса*Коэффициент формы зависит от удельного веса )))/(Коэффициент формы зависит от сплоченности * Сплоченность)

Коэффициент несущей способности, зависящий от массы блока, зависящий от коэффициентов формы

Идти Коэффициент несущей способности, зависящий от удельного веса = (Предельная несущая способность-((Коэффициент формы, зависящий от сцепления *Сцепление*Коэффициент несущей способности зависит от сцепления)+(Эффективная надбавка*Коэффициент несущей способности зависит от надбавки)))/(0,5*Ширина основания*Удельный вес грунта*Коэффициент формы зависит от удельного веса)

Коэффициент несущей способности зависит от надбавки в зависимости от коэффициента формы

Идти Коэффициент несущей способности зависит от надбавки = (Предельная несущая способность-((Коэффициент формы зависит от сцепления *Сцепление*Коэффициент несущей способности зависит от сцепления)+(0,5*Удельный вес грунта*Ширина основания*Коэффициент несущей способности зависит от удельного веса*Коэффициент формы зависит от удельного веса )))/Эффективная доплата

Эффективная надбавка с учетом коэффициента формы

Идти Эффективная надбавка = (Предельная несущая способность-((Коэффициент формы зависит от сцепления *Сцепление*Коэффициент несущей способности зависит от сцепления)+(0,5*Удельный вес грунта*Ширина основания*Коэффициент несущей способности зависит от удельного веса*Коэффициент формы зависит от удельного веса )))/Коэффициент несущей способности зависит от надбавки

Удельный вес грунта с учетом коэффициента формы

Идти Удельный вес грунта = (предельная несущая способность-((коэффициент формы зависит от сцепления *Сцепление*Коэффициент несущей способности зависит от сцепления)+(Эффективная надбавка*Коэффициент несущей способности зависит от надбавки)))/(0,5*Коэффициент несущей способности зависит от удельного веса*Ширина основания*Коэффициент формы зависит от удельного веса)

Фактор формы в зависимости от веса устройства

Идти Коэффициент формы зависит от удельного веса = (Предельная несущая способность-((Коэффициент формы зависит от сцепления *Сцепление*Коэффициент несущей способности зависит от сцепления)+(Эффективная надбавка*Коэффициент несущей способности зависит от надбавки)))/(0,5*Ширина основания*Удельный вес грунта*Коэффициент несущей способности зависит от удельного веса)

Ширина фундамента с учетом коэффициента формы

Идти Ширина основания = (Предельная несущая способность-((Коэффициент формы зависит от сцепления *Сцепление*Коэффициент несущей способности зависит от сцепления)+(Эффективная надбавка*Коэффициент несущей способности зависит от надбавки)))/(0,5*Коэффициент несущей способности зависит от удельного веса*Удельный вес грунта*Коэффициент формы зависит от удельного веса)

Несущая способность в зависимости от коэффициентов формы

Идти Предельная несущая способность = (Коэффициент формы зависит от сцепления * Сцепление * Коэффициент несущей способности зависит от сцепления) + (Эффективная надбавка * Коэффициент несущей способности зависит от надбавки) + (0,5 * Удельный вес грунта * Ширина основания * Коэффициент несущей способности зависит от удельного веса * Коэффициент формы зависит от удельного веса)

Сцепление грунта в зависимости от факторов формы

Идти Сцепление = (Конечная несущая способность-((Эффективная надбавка*Коэффициент несущей способности зависит от надбавки)+(0,5*Удельный вес грунта*Ширина основания*Коэффициент несущей способности зависит от удельного веса*Коэффициент формы зависит от удельного веса )))/(Коэффициент формы зависит от сцепления *Коэффициент несущей способности зависит от сцепления)

Фактор формы, зависящий от сцепления

Идти Коэффициент формы зависит от сцепления = (Предельная несущая способность-((Эффективная надбавка*Коэффициент несущей способности зависит от надбавки)+(0,5*Удельный вес грунта*Ширина основания*Коэффициент несущей способности зависит от удельного веса*Коэффициент формы зависит от удельного веса )))/(Коэффициент несущей способности, зависящий от сцепления * Сплоченность)

Эффективная надбавка с учетом квадратных футов и несущей способности

Идти Эффективная надбавка = (Конечная несущая способность-((1,3 *Сцепление*Коэффициент несущей способности зависит от сцепления)+(0,5*Удельный вес грунта*Ширина основания*Коэффициент несущей способности зависит от удельного веса*0,8 )))/Коэффициент несущей способности зависит от надбавки

Удельный вес грунта с учетом площади основания и несущей способности

Идти Удельный вес грунта = (предельная несущая способность-((1,3 *Сцепление*Коэффициент несущей способности зависит от сцепления)+(Эффективная надбавка*Коэффициент несущей способности зависит от надбавки)))/(0,5*Коэффициент несущей способности зависит от удельного веса*Ширина основания*0,8)

Эффективная надбавка с учетом круглого основания и несущей способности

Идти Эффективная надбавка = (Конечная несущая способность-((1,3 *Сцепление*Коэффициент несущей способности зависит от сцепления)+(0,5*Удельный вес грунта*Ширина основания*Коэффициент несущей способности зависит от удельного веса*0,6 )))/Коэффициент несущей способности зависит от надбавки

Удельный вес грунта с учетом круглого основания и несущей способности

Сцепление грунта с учетом площади основания и несущей способности

Идти Сцепление = (Конечная несущая способность-((Эффективная надбавка*Коэффициент несущей способности в зависимости от надбавки)+(0,5*Удельный вес грунта*Ширина основания*Коэффициент несущей способности в зависимости от удельного веса*0,8 )))/(1,3*Коэффициент несущей способности, зависящий от сцепления)

Ширина фундамента с учетом площади фундамента и несущей способности

Идти Ширина основания = (предельная несущая способность-((1,3 *Сцепление*Коэффициент несущей способности зависит от сцепления)+(Эффективная надбавка*Коэффициент несущей способности зависит от надбавки)))/(0,5*Коэффициент несущей способности зависит от удельного веса*Удельный вес грунта*0,8)

Сцепление грунта с учетом круглого основания и несущей способности

Идти Сцепление = (Конечная несущая способность-((Эффективная надбавка*Коэффициент несущей способности в зависимости от надбавки)+(0,5*Удельный вес грунта*Ширина основания*Коэффициент несущей способности в зависимости от удельного веса*0,6 )))/(1,3*Коэффициент несущей способности, зависящий от сцепления)

Ширина фундамента с учетом круглого фундамента и несущей способности

Эффективная надбавка с учетом ленточного фундамента и несущей способности

Идти Эффективная надбавка = (Предельная несущая способность-((1 *Сцепление*Коэффициент несущей способности зависит от сцепления)+(0,5*Удельный вес грунта*Ширина основания*Коэффициент несущей способности зависит от удельного веса*1 )))/Коэффициент несущей способности зависит от надбавки

Удельный вес грунта с учетом ленточного основания и несущей способности

Идти Удельный вес грунта = (предельная несущая способность-((1 *Сцепление*Коэффициент несущей способности зависит от сцепления)+(Эффективная надбавка*Коэффициент несущей способности зависит от надбавки)))/(0,5*Коэффициент несущей способности зависит от удельного веса*Ширина основания*1)

Связность грунта с учетом ленточного основания и несущей способности

Идти Сцепление = (Конечная несущая способность-((Эффективная надбавка*Коэффициент несущей способности в зависимости от надбавки)+(0,5*Удельный вес грунта*Ширина основания*Коэффициент несущей способности в зависимости от удельного веса*1 )))/(1*Коэффициент несущей способности, зависящий от сцепления)

Ширина фундамента с учетом ленточного фундамента и несущей способности

Идти Ширина основания = (предельная несущая способность-((1 *Сцепление*Коэффициент несущей способности зависит от сцепления)+(Эффективная надбавка*Коэффициент несущей способности зависит от надбавки)))/(0,5*Коэффициент несущей способности зависит от удельного веса*Удельный вес грунта*1)

Несущая способность квадратного фундамента

Идти Предельная несущая способность = (1,3*Сцепление*Коэффициент несущей способности, зависящий от сцепления)+(Эффективная надбавка*Коэффициент несущей способности, зависящий от надбавки)+(0,5*Удельный вес грунта*Ширина основания*Коэффициент несущей способности, зависящий от удельного веса*0,8)

Несущая способность для круглого фундамента

Несущая способность ленточного фундамента

Идти Предельная несущая способность = (Сцепление * Коэффициент несущей способности, зависящий от сцепления) + (Эффективная надбавка * Коэффициент несущей способности, зависящий от надбавки) + (0,5 * Удельный вес грунта * Ширина основания * Коэффициент несущей способности, зависящий от удельного веса)

Калькулятор несущей способности | ClearCalcs

Оценка предельной несущей способности грунта фундамента

В этом листе оценивается предельная несущая способность мелкозаглубленного фундамента в условиях нагрузки от низкой до умеренной.

Общие примечания

Этот лист следует использовать только для оценки несущей способности мелкозаглубленного фундамента (например, фундаменты на колоннах, фундаменты из матовых плит, фундаменты из плит на уровне грунта, фундаменты на подушках, фундаменты из траншей из щебня и фундаменты из мешков с землей).
Предельная несущая способность мелкозаглубленного фундамента – это максимальная нагрузка на единицу площади грунта основания, при которой в фундаменте произошло разрушение при сдвиге.
Уравнение несущей способности Мейергофа использовано для оценки несущей способности мелкозаглубленного фундамента.
Вес фундамента не учитывается во всем калькуляторе.
Влияние уровня грунтовых вод следует учитывать для участков, где расположен постоянный или сезонный уровень грунтовых вод.

Основы уравнения несущей способности Мейергофа

Калькулятор ClearCalcs рассчитает следующие факторы на основе введенных пользователем данных.
- Коэффициенты несущей способности (на основе угла внутреннего трения грунта основания).
- Коэффициенты формы (на основе геометрии фундамента и угла внутреннего трения грунта фундамента).
- Факторы глубины (на основе ширины и глубины фундамента).
- Коэффициенты наклона (на основе угла наклона нагрузки на фундамент)
После этого будет рассчитано эффективное напряжение в нижней части фундамента и предельная несущая способность мелкозаглубленного фундамента.

Ввод данных от пользователей

Геометрические детали фундамента

Пользователь должен указать глубину, длину и ширину фундамента, как показано на рисунке ниже.
Здесь следует отметить, что больший размер фундамента следует вводить в качестве длины фундамента, а меньший размер фундамента следует вводить в качестве ширины фундамента.

Свойства грунта основания

Пользователь должен указать свойства грунта основания, как показано на рисунке ниже.
Угол внутреннего трения, сцепление и удельный вес грунта основания. Можно ввести на основе имеющегося геотехнического пояснительного отчета по площадке. Пользователи также могут использовать другие наши шаблоны Geotech (например, подпорная стена типа L, шаблоны проектирования Gravity RW Masonry Blocks) для оценки свойств грунта фундамента.
Угол наклона нагрузки — это угол, под которым нагрузка передается на фундамент. В случае вертикальных нагрузок угол наклона груза следует вводить равным 0,

Расчет предельной несущей способности грунта основания

После ввода ключевых геометрических свойств и свойств грунта основания калькулятор несущей способности ClearCalcs рассчитывает эффективное напряжение (q) в основании фундамента и предельную несущую способность (qu) грунта основания с использованием уравнения Мейергофа (показано на рисунке ниже).

Расчет максимально допустимой нагрузки на основе предельной несущей способности

Максимально допустимую нагрузку на заданную площадь основания фундамента можно рассчитать, введя определенный пользователем коэффициент запаса прочности, как показано ниже.

Пример проекта (Пример 3.2, Б. М. Дас, 2011 г. — Принципы проектирования фундаментов)

Квадратный фундамент имеет размеры 2 м x 2 м в плане. Грунт, поддерживающий фундамент, имеет угол трения 25 градусов и эффективное сцепление 20 кПа. Удельный вес грунта 16,5 кН/м3. Определить допустимую общую нагрузку на фундамент с коэффициентом запаса прочности (FS) 3. Предположим, что глубина фундамента (DF) составляет 1,5 м и в грунте происходит общее разрушение при сдвиге.

1. Ввод от пользователя — Геометрия фундамента:

2. Ввод от пользователя — Основные свойства почвы:

3. Затем рассчитываются параметры несущей способности на основании угла трения грунта основания, размеров фундамента и угла наклона нагрузки.

4. Эффективное напряжение в основании фундамента и несущая способность фундамента рассчитываются, как показано ниже:

Затем будет рассчитана допустимая нагрузка на фундамент с использованием заданного пользователем коэффициента запаса прочности и площади основания фундамента.