Расчет столбчатого фундамента. Как расчитать параметры столбчатого фундамента. Прочитав эту статью, вы сможете выполнить расчет столбчатого фундамента для своего дома

Прочное основание дома- залог того, что он простоит долго. Столбчатый фундамент хоть и является самым дешевым, но в случае его правильного проектирования он также будет надежной опорой. Как выполняется расчет столбчатого фундамента, изложено ниже.

Кратко о столбчатом фундаменте, его видах и особенностях

Столбчатый фундамент отличается от ленточного тем, что:

• подходит для построек, относящихся к облегченному типу. К ним относятся деревянные  дома без подвального помещения, колонны и т.д.;
• представляет собой ряд опор, находящихся в наиболее нагруженных точках.

Изготавливают столбчатый фундамент в основном 2 видов:

1. Монолитный. Он имеет большую прочность, т.к. изготовлен из армированного бетона.
2. Сборный – состоит из отдельных элементов, поэтому имеет слабые места там, где находятся швы. Преимущество его в скорости возведения.

Исходя из расчетных параметров фундамента этого вида, таких как глубина залегания подземных вод, уровень промерзания и тип грунта, существуют две разновидности столбчатого основания:

1. Заглубленный ниже уровня промерзания, он так и называется – заглубленный. На глинистых почвах необходим только такой.
2. Выполненный на глубине до 700 мм. Называется он малозаглубленным. Целесообразен на песчаных или скалистых грунтах.

Исходные данные для расчета

Для того чтобы приступить к выполнению расчета, вам потребуется следующая информация:

• на какой глубине находятся грунтовые воды. При этом учитывается колебание этого параметра в разные периоды;
• зимний температурный режим и сведения о том, насколько промерзает земля. Эти данные есть в справочниках;
• к какому типу относится почва;
• сколько приблизительно будет весить дом и все, что в нем находится;
• масса самого столбчатого фундамента;
• ветровые и снежные нагрузки.

Глубину промерзания земли в разных регионах страны можно увидеть на рисунке:

Самостоятельное определение типа грунта

Вряд ли кто-то захочет пойти в лабораторию и платить деньги за исследования, но такой параметр, как сопротивление почвы в зависимости от ее типа очень важен, поэтому определить его необходимо хотя бы самостоятельно. Руководствуемся следующим:

1. Выкапываем яму глубиной ниже слоя промерзания.
2. Берем оттуда немного земли, стараемся скатать ее в шар и смотрим, что получается:

• из песчаного грунта скатать шар невозможно. То, что он действительно песчаный, определяется и визуально, но фракция может быть очень мелкой. Сопротивляемость такой почвы — R=2. Для песка средней и крупной фракций данный показатель составит 3 и 4,5 единиц соответственно;
• если вам удалось сформировать шар, но при надавливании он тут же рассыпался – грунт супесчаный, а для него наименьшая сопротивляемость — R=3;
• скатанная земля плотная. Сдавив шар, вы не увидите на нем трещин. Вывод: у вас в руках глина, значит, R=3-5;
• в случае суглинка, шар также не распадется, но трещины при нажатии появятся. Для этого типа грунта R=2-4.

Расчет нагрузки на столбчатый фундамент в зависимости от веса надземной части дома

Расчет возможно выполнить тогда, когда вы уже определились:

• с материалом, из которого будут возводиться стены;
• с типом кровли;
• с тем, какую мебель и бытовую технику разместите в доме.

Чтобы получить этот важный параметр, выполняем следующие действия:

• суммируем нагрузки, создаваемые стенами, перегородками, элементами кровли и предметами внутри дома;
• плюсуем к полученному результату нагрузку от веса снежного покрова. В разных местах этот показатель существенно отличается. Так, если на юге России он составляет всего 0,05 т на квадратный метр, то на севере удельный вес снега почти в 4 раза больше (0,190 т на 1 кв.
  м).

Расчет столбчатого фундамента, пример которого приведен ниже, выполнен для железобетонного монолитного типа. Возьмем такие исходные данные:

• дом одноэтажный. Стены выполнены из конструкционно-теплоизоляционного газобетона блочного. Толщина стены 400 мм. Плотность D=600;
• пол – сухой насыпной;
• фундамент будет устраиваться на пластичном глинистом грунте;
• крыша из черепицы керамической. Скат под углом в 45 градусов. Для устройства крыши использованы лаги деревянные;
• наибольшая нагрузка придется на части здания большей длины, т.к. на них будут опираться лаги.

Столбчатый фундамент представляет собой стойку со следующими размерами:

• верх имеет сечение 35х35 см;
• основание или подошва – 75х75 см;
• столбы расположены с интервалом в 2 м.

Нагрузка от снега

В расчете участвуют 2 параметра:

• нормативная нагрузка, которую мы определяем по карте. Так как дом расположен в Подмосковье, то она равняется 126 кг на 1 кВ. м;

• грузовая площадь крыши, приходящаяся на 1 м фундамента. При этом берем не весь фундамент, а только ту его часть, которая нагружена. Как видно из плана, длина этих участков в сумме составит 24 м. Для определения площади крыши нам потребуется вычислить результат от умножения 2 длин скатов на длину конька.

Итак, рассчитываем длину ската и площадь крыши:

• 6:2 х cos450 = 3 х 0,707 = 4,3 м;
• 2 х 4,3 х 12 = 103,2 м;
• на 1 м фундамента будет давить вес кровли 103,2 : 24 = 4,3 кв. м.

Теперь мы сможем определить снеговую нагрузку:

4,3 х 126 = 541,8 кгс.

Нагрузка, создаваемая крышей

Порядок таков:

• проекция кровли и площадь дома равнозначны, значит, площадь проекции равна 12 х 6 = 72 кв. м;
• нагружены у нас только стороны по 12 м, поэтому нагрузка на фундамент от кровли распределена на длине 12 х 2 = 24 или на плоскости 24 х 0,4 = 9,6 кв. м;
• из таблицы выше берем расчетную нагрузку для керамической черепицы, расположенной под углом в 45 градусов. Она равна 80 кгс на 1 кв. м;
• итак, нагрузка на фундамент от кровли составит 72 : 9,6 х 80 = 600 кг на 1 кв. м.

 Как нагружают фундамент перекрытия

Эта нагрузка определяется просто:

• вычисляем площадь перекрытия, а она идентична площади дома. 12 х 6 = 72 кв. м;
• умножаем на удельный вес материала перекрытия. Данные для расчета возьмем из таблицы:

Перекрытие	Плотность Кг/куб. м	кПа	Кгс/кВ. м
Дерево по деревянным балкам	200	1	100
-«-          -«-    -«-                  -«-	300	1,5	150
Дерево по балкам из стали	300	2	200
Железобетонные плиты серии ПК		5	100

 

• нагрузка от кровли распределена на 2 стороны фундамента. Поэтому на 1 м основания дома приходится 72 : 24 = 3 кв. м;
• теперь определяем нагрузку 3 х 300 = 900 кгс.

Нагрузка от стен

Чтобы рассчитать нагрузку, которую создают на фундамент стены дома, нам потребуются данные следующей таблицы:

умножаем:

•  высоту стены на ее толщину и на нагрузку, создаваемую 1 кв. м;
•  получаем значение, выражающее с какой силой стена давит на столбчатый фундамент 4 х 0,4 х 600 = 960 кгс.

Суммируем нагрузки

У нас уже есть все данные для расчета суммарной нагрузки на фундамент:

541,8 + 600 + 900 + 960 = 3001,8 кгс = 30 кН.

Определение предельных нагрузок фундамента на грунт

Выполняем следующие действия:

• полученный результат умножаем на дистанцию между столбами 3002 х 2 = 6004 кгс;
• так как плотность для железобетона составляет 2500 кг на 1 кв. м, то при объеме нашего столба 0,25 куб. м вес составит 0,25 х 2500 = 625 кгс;

• один столб фундамента создает нагрузку на землю 6004 + 625 = 6629 кгс;
• наш пластичный глинистый грунт имеет несущую способность 1,5 – 3,5 кгс на 1 кв. см. Берем минимальную. Значит, фундамент создаст максимальную нагрузку 1,5 х 6400 = 9600 кгс, где 6400 кв. см — площадь подошвы фундамента;
• нагрузка, которую мы получили расчетным путем составляет 6629 кгс, следовательно, у выбранной нами основы дома большой запас прочности, позволяющий, если потребуется, добавить еще 1 этаж.

 Расчет столбчатого фундамента под колонну

При расчете фундамента под колонну, мы должны получить следующие данные:

• какой высоты будет основание фундамента;
• высота ступеней и их количество;
• площадь поперечного сечения подколонника и стакана;
• какого сечения арматура необходима;
• все параметры анкерных болтов или закладных деталей.

Расчет этот сложный и ответственный, так что лучше, если его сделает профессионал. Для подсчета можно воспользоваться программой Project StudioCS Фундаменты. Эта программа, которую можно приобрести в Москве в Бизнес Центре «Гипромез»или заказать через интернет, позволяет:

• при минимуме данных получить максимальное количество расчетных параметров;
• рассчитать фундамент монолитный и сборный под колонны как одиночные, так и сдвоенные;
• итоговая информация, содержащая характеристики и основные параметры, отображается в диалоговом окне.

Ее преимущества:

• она сертифицирована;
• функциональна и по качеству не уступает разработанным за рубежом;
• значительно дешевле зарубежных аналогов;
• при покупке программы к ней прилагается обучающее видео бесплатно.

Возможен расчет фундамента под колонну и в системе APM Civil Engineering.

На выходе выдает:

• сведения о требуемом количестве арматуры;
• о числе ступеней фундамента;
• отображает геометрические размеры столбов;
• учитывая нагрузку на основание, определит толщину продавливания грунта и т.д.

Ее достоинства:

• полностью учитывает требования государственных строительных стандартов;

• создает модели конструкций;
• визуализирует, полученные путем вычисления, результаты;
• благодаря наличию расчетных и графических инструментов, позволяет решать большой перечень задач, в том числе и расчет столбчатого фундамента под колонну.

А вот здесь видно наглядно, как выполняется расчет в системе APM Civil Engineering:

Расчет бетона для столбчатого фундамента

Допустим, что  известны такие параметры круглого столба как:

• диаметр;
• высота;
• их количество.

Расчет бетона для столбчатого фундамента выполним так:

• определим площадь его поперечного сечения, используя формулу S = 3.14 х R;
• умножим площадь на высоту и получим объем бетона для одного столба;
• умножим объем на общее число столбов и будем знать сколько всего бетона потребуется для устройства столбчатого фундамента.

Последовательность расчета фундамента популярно изложена в этом видео:

Расчёт столбчатого фундамента под колонну

Ленточные фундаменты постепенно отходят в прошлое. Такая ситуация связана с попыткой удешевить строительный процесс. Основание ленточного вида требует большого расхода строительных материалов, что приводит к увеличению себестоимости строительства. Снижение расходов становится возможным, если использовать столбчатый фундамент под колонну.

Виды колонн

Строительный материал, который будет использоваться при возведении колонн, выбирается в зависимости от предполагаемых нагрузок будущего строения. Какие существуют колонны:

• Металлические;
• Железобетонные.

Под определенный вид столпа, выбирается свой вид фундамента.

На сегодняшний день существуют следующие виды оснований под колонны:

• Ленточный;
• Свайный;
• Сплошной;
• Столбчатый.

Применение каждого из них имеет свои особенности, которые нужно учитывать. Самый популярный – это столбчатые фундаменты под стальные колонны.

Из чего состоит монолитный столбчатый фундамент

Конструктивно такой фундамент состоит из таких элементов:

• бетонных или железобетонных столбов;
• горизонтальной конструкции, которая соединяет все столбы и распределяет между ними нагрузку – ростверка.

Монолитные столбы устраивают с помощью съемной или несъемной опалубки. По сечению опоры бывают прямоугольные, квадратные и круглые. Столбы прямоугольного и квадратного сечения устраивают в деревянной опалубке, которая после затвердевания бетона демонтируется.

Круглые опоры чаще устраивают с использованием трубы, в которую заливается бетонная смесь. Труба остается частью конструкции и не снимается после монтажа. Также круглые столбы устраиваются и в съемной опалубке т непосредственно в грунте.

Ростверки также изготовляются из разных материалов. Они бывают:

• железобетонные;
• деревянные.

По расположению относительно грунта ростверки бывают высокие и низкие. Высокие располагаются на некотором удалении от поверхности земли и не участвуют в передаче нагрузки.

Но существует и такая разновидность как свайно-ленточные или столбчато-ленточные фундаменты. Фактически, это два фундамента в одном. Ростверк, который вкапывается в грунт, также участвует в передаче нагрузки и работает как ленточный фундамент. Такая конструкция требует больших земляных работ и удорожает строительство. Перед ее выбором нужно обязательно подсчитать экономическую составляющую такого фундамента.

Столбчатое основание под колонны

Для возведения основы под столпы используют:

• Бетон;
• Кирпич;
• Дерево;
• Блоки;
• Трубы.

Столбчатые фундаменты под железобетонные колонны применяются, когда возникает необходимость перенести нагрузку каждой отдельной конструкции на почву. Случаи, когда становится актуальным использование рассматриваемого вида основания:

• Возводимая конструкция оказывает незначительную нагрузку на фундамент. А этом случае нецелесообразно строить ленточный или монолитный фундаменты;
• Когда верхний слой почвы подвижен, а несущий находится на глубине от 3 метров. Использование даже свайного основания потребует значительных расходов.

Каждый раз при определении типа основания следует учитывать нагрузки, которые будут действовать на колонны. Когда предварительный расчет показывает значительное давление, то стоит подумать над обустройством фундамента. Возведение здания на почвах, не имеющих несущего слоя на поверхности, происходит путем установки основания из свай.

В этом случае ростверками или связующими элементами будут выступать нижние ступени. Через них нагрузки будут передаваться сваям. Стаканы устанавливаются на столбы и бетонируются.

Когда для основания выбран столбчатый фундамент на природном основании, то монтаж конструкции происходит на грунте. В качестве ростверка выступает подошва из бетона, связывающая все сваи в один элемент.

Для строительства крупногабаритных размеров, необходим соответствующего размера столбчатый фундамент под колонну. В этом случае, элементы изготавливаются на заводе, что приводит к значительному удорожанию строительства: доставка, погрузочно-разгрузочные работы, монтаж, применение специализированной техники.

Возводим забор с ленточным фундаментом – порядок действий

Технология сооружения фундаментной основы в виде монолитной ленты для установки оградительной конструкции включает следующие операции:

1. Подготовительные мероприятия.
2. Выполнение разметки.
3. Земляные работы.
4. Формирование подушки.
5. Монтаж опалубки.
6. Сборку арматурного каркаса.
7. Заливку бетона.
8. Гидроизоляцию фундамента.

Остановимся на особенностях выполнения отдельных операций.

Формирование траншеи под фундаментную конструкцию ограждения

С земляными работами несложно справиться своими силами:

1. Очистите периметр участка от камней, мусора и растительности.
2. Сформируйте траншею, извлекая почву до нужного уровня.
3. Придайте боковым стенкам вертикальное положение.
4. Разровняйте совковой лопатой основание траншеи.

Своими силами несложно справиться с земляными работами При выполнении земляных мероприятий ориентируйтесь на предварительно выполненную разметку.

Используем смесь песка и щебня для создания подушки

В подготовленном приямке закладывается основа фундамента. Формируйте подошву в следующем порядке:

1. Насыпьте на ровное дно траншеи смесь песка и гравия.
2. Пролейте гравийно-песчаный слой водой.
3. Уплотните подсыпку ручной или механической трамбовкой.

Важно производить уплотнение до достижения толщины демпфирующего слоя, составляющей 0,1-0,15 м. Для создания подушки используем смесь песка и щебня

Для создания подушки используем смесь песка и щебня

Как собирается опалубка на ленточном фундаменте для сооружения основы забора

Опалубка для забора изготавливается из следующих материалов:

• влагозащищенной фанеры;
• плит ДСП;
• обрезных досок;
• металлических листов.

Из имеющегося материала готовятся щиты, которые устанавливаются в сформированном приямке

При сборке опалубки обратите внимание на следующие моменты:

• гидроизоляционную обработку поверхности древесины:
• вертикальность установки опалубочных щитов;
• обеспечение неподвижности элементов опалубки.

Следует тщательно герметизировать зазоры между щитами для предотвращения потерь цементного молочка.

Для сооружения основы забора собирается опалубка

Какая используется арматура для забора и как выполняется армирование

Для сборки силового каркаса используют различную арматуру:

• стальные стержни с рифленой поверхностью применяют для продольного армирования. Используют прутки класса А-III диаметром 10-12 мм;
• гладкую арматуру устанавливают в силовом каркасе в качестве поперечных элементов. Применяется материал диаметром 6-8 мм класса А-I.

Процесс армирования осуществляется по следующему алгоритму:

1. Нарезаются заготовки.
2. Вяжется арматурная решетка.
3. Собирается каркас.

Готовая конструкция размещается в опалубке с фиксированным расстоянием до поверхности грунта 40-50 мм.

Позволяет повысить прочностные характеристики ленточного фундамента усиление бетона стальной арматурой

Готовим раствор и осуществляем процесс заливки основания под забор

Для подготовки бетонного раствора используется песок, щебень, цемент, перемешанные в соотношении 3:5:1, а также вода. Порядок приготовления:

1. Смешайте в бетономешалке сухие ингредиенты.
2. Добавьте воду до необходимой пластичности.

Осуществляйте заливку бетона в опалубку следующим образом:

1. Непрерывно подавайте бетонную смесь.
2. Равномерно распределяйте бетон внутри опалубки.
3. Выполняйте виброуплотнение бетонного массива.
4. Разровняйте поверхность ленты.

При повышенной температуре воздуха увлажняйте бетон, чтобы предотвратить растрескивание. Для этого уложите на бетон полиэтилен, предохраняющий массив от испарения влаги.

Как выполняется гидроизоляция ленточных опор под будущее ограждение

Для гидроизоляции фундамента применяют различные методы:

• наносят на бетонную поверхность пропитывающие составы;
• покрывают бетон обмазочными смесями;
• укладывают на подушку полиэтиленовую пленку или рубероид.

Особенности фундамента под железобетонные колонны

Основания под столпы из железобетона выбираются исходя из положительных и отрицательных характеристик каждого вида в отдельности. В указанном случае самым оптимальным будет использование стаканного основания, имеющего следующие положительные характеристики:

• Они надежны;
• Имеют повышенную прочность.

В строительстве применяется два вида оснований:

• Монолитный;
• Сборный.

Ступени можно начинать делать, когда необходимо основание в высоту от 35 сантиметров. Здесь также есть свои разновидности по поверхности. Она может быть наклонной или горизонтальной. Если планируется монолитное основание под колонну, то выбирается горизонтальная поверхность.

Этапы строительства

Соблюдение правил при строительстве фундамента под железобетонные колонны, способствует увеличению срока службы конструкции, качества.

• Столпы устанавливаются в грунт на глубину не меньше 70 сантиметров;
• На участке строительства почва не должна быть подвижной или подвергаться температурному пучению;
• Грунтовые воды должны залегать не менее, чем на 1,5 метра вглубь;
• Рекомендуется выравнивать площадку, чтобы она не имела резких наклонов и поворотов;
• Чтобы обеспечить прочность фундамента, ростверк должен быть смонтирован из железобетона. Конечно, устройство ростверка потребует финансовых затрат, но это сделает каркас более долговечным;
• Для стен рекомендуется использовать строительные материалы, относящиеся к легким: пеноблоки, брус, панели, бревно.

Предварительное проектирование позволяет сделать основание крепким, но должны соблюдаться нормы:

• Сечение колонн – 20х20 см. Практика показывает использование столпов с сечением 25х25см;
• Рекомендуется делать башмак под каждую колонну. Это значит расширить нижнюю часть скважины под сваю. В результате получают распределение и снижение нагрузки от здания;
• Колонны размещать на расстоянии от 1 до 2 метров. При этом столпы должны находиться по углам строения, в местах стыка стен, под выступами: камин, печь.

Каждый фундамент опирается на подушку из щебня и песка, выровненного по горизонтали и хорошо утрамбованного.

Для увеличения прочности столпы армируют прутами с сечением от 12 до 16 мм. В зависимости от материала для ростверка, регулируется высота арматуры:

• Для деревянной связки прутья не должны достигать верхней части 1-2 см;
• Когда планируется железобетонный ростверк, то арматура должна выступать на 40 см.

Работать с арматурой следует только после того, как бетон наберет нужной прочности.

Монтаж башмака

Как уже было сказано, в скважинах рекомендуется делать увеличение нижней части для создания башмака. На песчано-щебневой подушке устанавливается опалубка из фанеры. Высота 20-30 см. Диаметр подготавливаемой опалубки должна быть в 1,5 раза больше, чем диаметр будущих столпов. Теперь в подготовленную емкость заливается раствор. В течение 10 дней бетон застывает, при условии, что стоит теплая сухая погода.

Монтаж колонн

Следующим шагом идет монтаж непосредственно опалубки под столпы. Деревянные доски необходимой длины скрепляют хомутами. Внутренние стенки рекомендуется укрыть рубероидом. В результате выполненных мероприятий стены колонн получаются гладкие, а главное, что при снятии опалубки отсутствуют повреждения.

Теперь установить арматуру и можно заливать раствор бетона марки 200М. Если строительство происходит в зимний период, то лучше добавить пластифицирующие добавки, улучшающие застывание раствора. Специалисты рекомендуют такие работы проводить, когда температура воздуха держится выше 15 градусов тепла. С помощью металлического штыря из жидкого бетона удаляется воздух. При температуре внешнего воздуха 20 градусов и сухой погоде, раствор застывает в течение 7 дней.

Необходимо дождаться полного высыхания и только тогда снимать опалубку. Теперь по всей высоте колонн и башмака наносят гидроизоляцию.

Ростверк

Самый надежной считается монолитная конструкция. Но есть и другие варианты связки фундамента и здания:

• Крепление с помощью швеллера или двутавра. В этом случае элемент укладывается полкой вниз и крепится с помощью болтов. Такой связке не страшны большие нагрузки;
• Железобетонный или монолитный ростверк. Для его сооружения потребуется опалубка и установка армирующей конструкции. Как правило, монолитный ростверк применяется для панельного дома, каркасного строительства, деревянного сруба;0
• Деревянный ростверк. Использование бруса считается самым дешевым вариантом для связки столбчатого фундамента.

Подготовительный этап обустройства фундамента

Любой работе предшествует ряд подготовительных этапов, без выполнения которых никак не обойтись.

Несколько схем различных вариантов столбчатого фундамента

Чтобы возвести столбчатый фундамент своими руками необходимо вначале:

• Определить тип будущего основания: опорно-столбчатый фундамент или опорно-ленточный;
• Определиться с материалом для выполнения столбов: Дерево (столбчатый деревянный фундамент используется нечасто в связи с низкими показателями прочности и долговечности дерева, но под легкие некапитальные постройки — бани, сараи, беседки и т.д. он подходит). Диаметр столбов должен быть не менее 0,2 м, а сами столбы должны быть обработаны специальными растворами, препятствующими гниению и воспламенению;
• Кирпич (обязательно обожженный кирпич, т. н. кирпич-железняк) хорошо подходит, когда строится мелко заглубленный столбчатый фундамент. Столбчатый фундамент из кирпича должен иметь ширину столба не менее 0,4 м. Цена его будет выше, чем у других типов опорно-столбчатого фундамента, что объясняется более высокой стоимостью материала;
• Бетон (используется для возведения бетонных армированных столбов) – наиболее доступный и распространенный материал для обустройства столбов, которые могут быть выполнены монолитными, а могут складываться из бетонных блоков. Размеры железобетонного столба при этом должны быть не менее 0,4 м в ширину;
• Трубы из асбестоцемента и железа являют собой несъемную опалубку, заливаемую цементной смесью. Цена таких столбов также невысокая;

Определиться с глубиной закладки столбов. Глубина столбчатого фундамента будет зависеть от нескольких факторов:

этажности и массы здания;

глубины промерзания почвы;

глубины залегания грунтовых вод;

особенностей грунта.

Выделяют два типа столбчатого фундамента по заглублению: мелко заглубленный (до 0,4 м) и заглубленный (0,7 м и глубже).

Схема глубины закладки столбчатого фундамента

Величина заглубления второго типа основания зависит от уровня промерзания грунта и должна составлять не менее 0,15 м ниже этой границы. Кроме того, следует учитывать, что столбы должны быть заглублены ниже уровня грунтовых вод.

Определиться с высотой ростверка

Ростверк может лежать на почве, а может возвышаться над ней на разную высоту. Рекомендуется обустраивать ростверк на высоте не ниже 35 см. от уровня почвы.

После того как все основные расчеты и планировки выполнены, можно начинать непосредственно обустройство столбчатого фундамента.

Особенности фундамента под металлические колонны

Есть здания, в которых требования к прочности увеличены. Это строения, относящиеся к объектам промышленного назначения, энергетики.

Как правило, здесь используется столбчатый фундамент под металлическую колонну каркасного типа, когда нагрузка от здания приходится на металлические столпы, устанавливаемые внутри чаши, выполненной из бетона. Особенность фундаментов под колонны из стали заключается в том, что предварительно подготавливается подушка, внутри которой делается углубление. Сюда и будет крепиться колонная, путем анкерной фиксации.

Этапы строительства

Применение металлических столпов не предполагает наличие сборных конструкций. В противном случае пришлось бы делать дополнительный расчет несущих характеристик строения.

Оптимальный вариант – это использование монолитного фундамента из бетона. Указанный вид основания прочнее, быстро заливается. Строительный процесс разделяют на следующие этапы:

• Предварительно рассчитывают максимально допустимые нагрузки, оказываемые на подушку основания;
• Проводится разметка точек, где будут установлены колонны. Затем проводятся земляные работы;
• Роется скважина. Длина и размер котлована зависит от сечения металлической колонны и расчетной глубины;
• Теперь нужно сделать внешнюю опалубку. Для этого берутся доски, рекомендуется использовать фанеру с влагостойким покрытием. Как правило, такая опалубка несъемная;
• Делается подушка из песка и гравия. Предварительно поверхность грунта выравнивается, затем засыпают песок. Слой не больше 15 см, тщательно трамбуется. Сверху засыпается щебень. Слой не больше 20-25 см. Также тщательно трамбуется и выравнивается по горизонтали;
• Следующим этапом идет создание армирующего пояса, который будет основным. Металлические прутья устанавливаются по периметру подушки. Арматуру располагают как по вертикали, так и по горизонтали;
• Теперь подготовленный котлован заполняют бетонным раствором. Важно использовать бетон марки 200М. Перед тем, как запускать раствор необходимо установить геодезические уровни, а также высотные знаки. Это будут указатели, где будут размещаться металлические колонны. Также эти указатели помогут при проведении ремонтных работ фундамента, из-за просадки.

Внутри углублений устанавливаются анкерные соединения, с помощью которых происходит крепление стальных элементов. Но и здесь есть свои особенности.

Существует много разновидностей анкерных соединений. Каждое из них подбирается строго индивидуально под определенный тип колонны. Столп устанавливается внутри углубления, затем фиксируется с помощью больших болтов, другое название анкеры. Их приваривают к арматуре. В результате проведенных мероприятий колонна надежно удерживается в вертикальном положении.

Надежность и прочность крепления проверяется следующим образом: после того, как анкера привариваются к арматурному слою, бетонное основание разбивают и смотрят на состояние болтов. Если последние остались на месте, значит, монтаж проведен правильно и можно продолжать строительство. В случае, когда конструкция отклонилась от центра даже на 2 миллиметра, возникает необходимость замены анкерных болтов. Проверку проводят после каждой установки. В противном случае возведенная конструкция будет неустойчивой и может привести к разрушению здания.

Технология возведения стаканных фундаментов

Сборный фундамент стаканного типа

Возводить такие фундаменты нужно только строго по рекомендациям существующего ГОСТа и под присмотром специалистов. Сделать сборку стаканного основания не сложно, если придерживаться существующей технологии.

Расчет отдельных монолитных или сборных плит под будущее основание

Если обратить внимание на разрез такой плиты, то можно обратить внимание на сложную систему арматурных прутьев, опоясывающих плиту и стакан. Каждый элемент арматурной сетки рассчитывается отдельно, как и ширина стакана

А плиты уже имеют стандартные размеры длины, ширины и толщины. Подготовка поверхности. Сначала нужно расчистить территорию строительной площадки, провести разметку и выравнивание. Выравнивание делается по той причине, что смещать железобетонные плиты нельзя. Поэтому, поверхность должна быть идеально ровной, допускается смещение не более 1-1,5 градуса по ГОСТу. Если поверхность слишком неровная, тогда допускается подсыпка песком, ее уровень должен составлять не менее30 см выше уровня подошвы основания. Проводится разметка осей будущего основания. Для этого на обноске делают монтаж жесткой проволоки или стального троса и делают протяжку по направлению буквенных и перпендикулярных осей. Все точки соединения и разметки четко указаны в проекте такого основания, а также четко указаны длины промежуточных соединительных балок. Затем наносятся контуры будущего основания и копаются траншеи на заданную глубину. На дне ям делается песчано-гравийная подушка, увлажняется и трамбуется. Когда все подготовительные работы выполнены, начинается монтаж железобетонных блоков. Его делают строго по ГОСТу, соблюдают горизонтальную и вертикальную точность. После монтажа блоков проводят сложное армирование конструкции, причем в открытой плоскости стакана должно быть горизонтальное и вертикальное пересечение прутьев несущей конструкции. После установки блоков нужно подождать, пока бетон наберет марочную прочность и потом начинать монтаж столбов для несущих конструкций.

4.3.3 Отдельные фундаменты под колонны ч.1

Основным типом фундаментов, устраиваемых под колонны, являются монолитные железобетонные фундаменты, включающие плитную часть ступенчатой формы и подколонник. Сопряжение сборных колонн с фундаментом осуществляется с помощью стакана (см. рис. 4.1, а), монолитных — соединением арматуры колонн с выпусками из фундамента (рис. 4.8, а), стальных — креплением башмака колонны к анкерным болтам, забетонированным в фундаменте (рис. 4.8, б).

Рис. 4.8. Соединение колонн с фундаментом

а — монолитной; б — стальной; 1 — арматурные сетки; 2 — анкерные болты

Размеры в плане подошвы (b, l), ступеней (b₁, l₁), подколонника (l_uc, b_uc) принимаются кратными 300 мм; высота ступеней (h₁, h₂) — кратной 150 мм; высота фундамента (h_f) — кратной 300 мм, высота плитной части (h) — кратной 150 мм.

ТАБЛИЦА 4.22. ВЫСОТА СТУПЕНЕЙ ФУНДАМЕНТОВ, мм

Высота плитной части фундамента h, мм	h1	h2	h3
300	300	–	–
450	450	–	–
600	300	300	–
750	300	450	–
900	300	300	300
1050	300	300	450
1200	300	450	450
1500	450	450	600

Модульные размеры фундамента следующие:

hf	1500—12000
h	300, 450, 600, 750, 900, 1050, 1200, 1500, 1800
h1, h2, h3	300, 450, 600
b	1500—6600
l	1500—8400
b1, b2	1500—6000
buc	900—2400
luc	900—3600
l1, l2	1500—7500

Высота ступеней принимается по табл.  4.22 в зависимости от высоты плитной части фундамента [1]. Вынос нижней ступени вычисляется по формуле c₁ = kh₁, где k — коэффициент, принимаемый по табл. 4.23.

Руководство по проектированию фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений промышленных предприятий

Форма фундамента и подколонника в плане принимается: при центральной нагрузке — квадратной, размерами b×b и b_uc×b_uc; при внецентренной нагрузке — прямоугольной, размерами b×l и b_uc×l_uc, отношение b/l составляет 0,6–0,85.

Габариты фундаментов под типовые колонны прямоугольного сечения, например по сериям КЭ-01-49 и КЭ-01-55, для одноэтажных промышленных зданий принимаются по серии 1.412-1/77. Буквы в марках фундаментов обозначают: Ф — фундамент; А, Б, В и AT, БТ и ВТ — тип подколонников для рядовых фундаментов и под температурные швы (табл. 4.24), а числа характеризуют типоразмер подошвы плитной части фундамента и его типоразмер по высоте.

ТАБЛИЦА 4.23. КОЭФФИЦИЕНТ

k

Давление на грунт, МПа	Значения k при классе бетона
	В10	В15	В20	В10	В15	В20	В10	В15	В20	В10	В15	В20
0,15	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3
0,2	3	3	3	3	3	3	3	3	3	2,9	3	3
										3
0,25	3	3	3	3	3	3	3	3	3	2,5	2,8	3
										2,6	3
0,3	3	3	3	3	3	3	2,7	3	3	2,3	2,5	3
							2,8			2,4	2,6
0,35	2,8	3	3	2,7	3	3	2,4	2,7	3	2,1	2,3	2,7
	3			2,9			2,6	2,9		2,2	2,4	2,9
0,4	2,6	2,9	3	2,5	2,8	3	2,3	2,5	3	2	2,1	2,5
	2,7	3		2,7	3		2,4	2,7			2,2	2,6
0,45	2,4	2,7	3	2,3	2,6	3	2,1	2,3	2,8	1,9	2	2,3
	2,5	2,8		2,5	2,7		2,2	2,5	3		2,1	2,5
0,5	2,3	2,5	3	2,2	2,4	3	2	2,2	2,6	1,8	1,9	2,2
	2,4	2,7		2,3	2,6		2,1	2,3	2,8		2	2,3
0,55	2,2	2,4	2,8	2,1	2,3	2,7	1,9	2,1	2,5	1,7	1,8	2,1
	2,3	2,5	3,8	2,2	2,4	2,9	2	2,2	2,6		1,9	2,2

Примечание. Над чертой указано значение без учета крановых и ветровых нагрузок, под чертой — с учетом этих нагрузок.

ТАБЛИЦА 4.24. РАЗМЕРЫ ПОДКОЛОННОЙ ЧАСТИ ФУНДАМЕНТОВ

Размеры колонн, мм		Рядовой фундамент			Фундамент под температурный шов			Размеры стаканов, мм			Объем стакана, м3
lc	bc	тип подколон- ника	размеры, мм		тип подколон- ника	размеры, им		hg	lg	bg
			luc	buc		luc	buc
400	400	А	900	300	AT	900	2100	800 900	500	500	0,22 0,25
500 600 600	500 400 600	Б	1200	1200	БТ	1200	2100	800 900 800	600 700 700	600 500 600	0,31 0,34 0,41
800 800	400 500	В	1200	1200	ВТ	1500	2100	900 900	900 900	500 600	0,44 0,52

По высоте приняты следующие размеры: тип 1 — 1,5 м; тип 2 — 1,8 м; тип 3 — 2,4 м; тип 4 — 3 м; тип 5 — 3,6 м и тип 6 — 4,2 м. В табл. 4.25 и 4.26 приводятся в качестве примера эскизы и размеры рядовых фундаментов и фундаментов под температурные швы. Эти фундаменты могут применяться при расчетном сопротивлении основания 0,15—0,6 МПа.

Все размеры фундаментов приняты кратными 300 мм. Применяется бетон класс В10 и В15. Армирование осуществляется плоскими сварными сетками из арматуры классов A-I, А-II и А-III. Защитный слой бетона принят толщиной 35 мм с одновременным устройством подготовки толщиной 100 мм из бетона В3,5.

ТАБЛИЦА 4.25. РАЗМЕРЫ РЯДОВЫХ ФУНДАМЕНТОВ

Эскиз	Марка фундамента	Размеры, мм							Объем бетона, м3
		l	b	l1	b1	h1	h2	hf
	ФА6-1 ФА6-2 ФА6-3 ФА6-4 ФА6-5 ФА6-6	2400	2100	1500	1500	300	300	1500 1800 2400 3000 3600 4200	2,9 3,2 3,6 4,1 4,6 5,1
	ФА7-1 ФА7-2 ФА7-3 ФА7-4 ФА7-5 ФА7-6	2700	2100	1800	1500	300	300	1500 1800 2400 3000 3600 4200	3,2 3,3 4,0 4,5 4,9 5,4
	ФА8-1 ФА8-2 ФА8-3 ФА8-4 ФА8-5 ФА8-6	2700	2400	1800	1500	300	300	1500 1800 2400 3000 3600 4200	3,5 3,7 4,2 4,7 5,2 5,7
	ФА9-1 ФА9-2 ФА9-3 ФА9-4 ФА9-5 ФА9-6	3000	2400	2100	1500	300	300	1500 1800 2400 3000 3600 4200	3,8 4,1 4,6 5,0 5,5 6,0

ТАБЛИЦА 4.

26. РАЗМЕРЫ ФУНДАМЕНТОВ ПОД ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ШВЫ

Эскиз	Марка фундамента	Размеры, мм						Объем бетона, м3
		b	l	b1	h1	h1	hf
	ФАТ3-1 ФАТ3-2 ФАТ3-3 ФАТ3-4 ФАТ3-5 ФАТ3-6	1800	2100	–	300	–	1500 1800 2400 3000 3600 4200	3,4 4,0 5,1 6,2 7,4 8,5
	ФАТ6-1 ФАТ6-2 ФАТ6-3 ФАТ6-4 ФАТ6-5 ФАТ6-6	2400	2100	1500	300	300	1500 1800 2400 3000 3600 4200	4,2 4,7 5,9 7,0 8,1 9,3
	ФАТ7-1 ФАТ7-2 ФАТ7-3 ФАТ7-4 ФАТ7-5 ФАТ7-6	2700	2100	1800	300	300	1500 1800 2400 3000 3600 4200	4,5 5,1 6,2 7,4 8,5 9,6

Рис. 4.9. Фундамент с подбетонкой для опирании балок 1 — фундамент; 2 — подбетонка; 3 — колонна

Для опирания фундаментных балок предусмотрена подбетонка (рис. 4.9). Пример конструктивного решения фундамента приведен на рис. 4.10.

Габариты монолитных фундаментов под типовые колонны двухветвевого сечения, в частности для серии КЭ-01-52 одноэтажных промышленных зданий, принимаются по серии 1.412-2/77. Размеры подколонной части таких фундаментов приведены в табл. 4.27. Габариты плитной части имеют типоразмеры от 1 до 18, а также типоразмер 19, при котором размер подошвы составляет 6×5 м. По высоте фундаменты могут быть 1—6-го типа. Остальные параметры такие же, как и в серии 1.412-1/77.

Рис. 4.10. Фундамент стаканного типа под колонну

1—6 — арматурные сетки

Железобетонные фундаменты под типовые колонны прямоугольного сечения, например по сериям ИИ-04, ИИ-20 и 1.420-6 для многоэтажных производственных зданий, принимаются по серии 1.412-3/79.

ТАБЛИЦА 4.

27. ТИПЫ И РАЗМЕРЫ ПОДКОЛОННИКОВ

Размеры колонн, мм		Рядовой фундамент			Фундамент под температурный шов			Размеры стаканов, мм			Объем стакана, м3
lc	bc	тип подколон- ников	размеры, мм		тип подколон- ников	размеры, мм		hg	lg	bg
			luc	buc		luc	buc
300	300	А	900	900	AT	900	2100	450 450	400	400	0,08 0,12
400	400							650 1050	500	500	0,18 0,29
600	400	Б	1200	1200	БТ	1200	2100	650 1050	700	500	0,25 0,40

Отличие в маркировке фундаментов по сравнению с другими сериями заключается в том, что после цифры, обозначающей типоразмер подошвы, приводится высота плитной части. Размеры подколонной части фундамента приведены в табл. 4.27. Габариты плитной части включают типоразмеры от 1 до 18 и типоразмер 19 (с размером подошвы 5,4×6 м). по высоте фундаменты могут быть 1—6-го типа. Остальные параметры такие же, как и в серии 1.412-1/77. Монолитные железобетонные фундаменты под железобетонные типовые фахверковые колонны прямоугольного сечения, в частности по шифрам 460-75, 13-74 и 1142-77, принимаются по серии 1.412.1-4. Размеры фундаментов приведены в табл. 4.28. Сопряжение колонны с фундаментом шарнирное. Фундаменты разработаны для давления 0,15- 0,6 МПа. Применяется бетон класса В10. Армирование осуществляется сварными сетками из арматуры классов A-I, А-II и А-III. Пример узла опирания колонны на фундамент дан на рис. 4.11.

Под колонны зданий применяются сборные фундаменты из одного или нескольких элементов. на рис. 4.12 приведены решения сборных фундаментов под колонны каркаса для многоэтажных общественных и производственных зданий из элементов серии 1. 020-1. Элементы фундамента типа Ф применяются на естественном основании, типа ФС — для составных фундаментов (табл. 4.29). Толщина защитного слоя бетона нижней рабочей арматуры принимается 35 мм, а остальной арматуры — 30 мм. Глубина заделки колонны в фундамент должна быть не менее величин, приведенных в табл. 4.30.

Рис. 4.11. Узел опирания колонны на фундамент

1 — закладное изделие колонны; 2 — анкер; 3 — соединительный элемент

Рис. 4.12. Сборный фундамент под колонну

расчет и установка арматуры под разные виды фундаментов

В процессе строительства многочисленных современных зданий, а также сооружений со средней тяжестью широко используется армирование столбчатого фундамента с ростверком. Известно, что для бетона характерны высокие показатели прочности на сжатие. Что делает его максимально подходящим материалом в случае возведения фундаментов для лёгких построек.

Однако, с другой стороны, ему приписывают и значительный недостаток — плохая переносимость нагрузок на изгиб, а также растяжение. В данной статье мы подробно и понятно расскажем Вам об актуальной современной технологии армирования столбов, а также об особенностях и тонкостях армирования именно такого вида фундамента.

Схема столбчатого фундамента

Расчет арматуры

В основу расчета ложатся те самые нагрузки, действующие на фундаментную основу дома. А это не только вес строительных материалов, из которых сооружается здание, это мебель, расставленная по комнатам, бытовые приборы, утварь, одежда, вес проживающих в доме людей, снег, дождь и прочее. Поэтому самостоятельно сделать такой расчет, если вы не специалист в данной области, невозможно. Учесть все нагрузки даже опытный специалист не сможет. Поэтому существуют специальные коэффициенты, на которые умножаются параметры дома из расчета на удельный вес строительных материалов.

На некоторых строительных порталах установлены калькуляторы, с помощью которых якобы можно провести расчет нагрузок на фундамент для дома. Надо сразу сказать, что конечный итог данного вида расчетов не является точным, погрешность у него большая. Поэтому совет – воспользуйтесь услугами опытного проектировщика, который точно рассчитает действие нагрузок.

В принципе, самостоятельно и приблизительно подсчитать количество и диаметр арматуры для армирующего каркаса можно. Но перед этим надо понять, что собой представляет эта конструкция.

Состоит она из поперечных и продольных стержней, которые между собой скрепляются вязальной проволокой, электросваркой или специальными муфтами. Специалисты рекомендуют проволоку. Если разговор идет об армировании монолитного плитного фундамента, то это сетка, уложенная на подготовленную основу. Сеток может быть несколько, они между собой соединяются вертикально установленными кусками арматуры одинаковой длины.

Если изготавливается армированный пояс для ленточного фундамента, то сетки устанавливаются вертикально, а между собой они скрепляются горизонтальными кусками арматуры. Сеток минимум может быть две. При этом армирование МЗЛФ (мелкозаглубленной конструкции), заглубленного или поверхностного фундаментов проводится одинаково. Просто меняется размер армирующей конструкции, а также диаметры используемой внутри арматуры.

Наши услуги

Основные — это свайные работы и лидерное бурение. Мы имеем собственный автопарк бурильно-сваебойной техники и готовы поставлять сваи на объект с дальнейшим их погружением на строительной площадке. Цены на забивку свай представлены на странице: цены на забивку свай. Для заказа работ по забивке железобетонных свай, оставьте заявочку:

Буроопускные сваи

СК «Богатырь» предоставляет услуги по бурению под буроопускные сваи и погружение железобетонных свай. Мы работаем в пределах Москвы и области по минимальным на рынке ценам, обеспечивая…

Подробнее

Ленточный фундамент на сваях

Ленточный фундамент на сваях используется уже довольно длительное время. Особенно незаменимо его применение на слабых и водянистых грунтах. Наличие обильных…

Подробнее

Бетонные сваи

Мы занимаемся забивкой и поставками бетонных свай на объекты индивидуального и промышленного строительства. В распоряжении нашей компании парк многочисленной…

Подробнее

Полезные материалы

Армирование фундамента

В процессе эксплуатации бетонный фундамент подвергается не только давлению веса строения, но и разнонаправленным нагрузкам, вызванным множеством причин.

Виды и сфера применения забивных ЖБ свай

При проектировании свайных фундаментов зданий и инженерно-технических сооружений выбор типа используемых железобетонных конструкций необходимо производить максимально тщательно.

Пример

Для примера, можно взять фундамент под гараж. Внутренние размеры помещения – 4 х 6 м, с учетом толщины стен – 4,5 х 6,5 м. Если заливается плитный фундамент, то края каркасной решетки не должны доходить до краев самого фундамента на 10 см. Получается, что размеры решетки – 4,3 х 6,3 м. Если толщина фундаментной плиты будет больше 20 см, то укладываются две сетки одна над другой. Гараж – сооружение небольшое, поэтому оптимальные размеры ячеек армирующей стеки – 20 х 20 см. Получается, что укладывать стержни надо буде через каждые 20 см.

Теперь можно подсчитать количество необходимых продольных и поперечных стержней. Для этого надо:

1. 630/20=31,5.
2. 430/20=21,5.

Полученные значения надо округлить и добавить по одному прутку, потому что данный расчет не учитывает крайний элемент сетки для фундамента. В конечном итоге получится, что вдоль надо уложить 23 стержня длиною по 6,3 м, поперек 33 длиною по 4,3 м. Такое же количество потребуется и на вторую решетку. Теперь нужно подсчитать количество арматуры, отрезки которой будут соединять между собой две сетки.

К примеру, если толщина бетонной стяжки равна 20 см, а сам армирующий пояс должен располагаться в теле бетона, то соответственно от нижней и верхней плоскости надо отступить по 3 — 4 см. Получается, что между сетками армирования плиты остается расстояние 12 — 13 см. Это и есть длина вертикальных отрезков арматуры. Что касается количества, то здесь надо учитывать шаг установки, который равен стороне ячейки сетки каркаса, то есть, 20 см.

Расчет ленточного и столбчатого фундамента

Армирование ленточного фундамента, расчет арматуры, укладка и вязка проводятся, в принципе, точно также. Просто необходимо учитывать, что арматурные решетки в этой конструкции устанавливаются не горизонтально, а вертикально. При этом длина продольных стержней зависит от длины ленты, а поперечных от глубины заложения фундамента.

Ширина ленты определяет количество решеток и длину стержней, связывающих между собой сеток. К примеру, если ширина фундаментной ленты – 40 см, то между решетками оставляется расстояние 25 — 30 см, это и есть длина связующих прутков.

Что касается количества, то опять — таки все будет зависеть от размеров ячеек армированного пояса фундамента. К примеру, если глубина заложения равна 1 м, а каркас укладывается внутри бетонной массы, то расстояние от верхних поверхностей устанавливается по 10 см с каждой стороны. Поэтому длина поперечных стержней будет 80 см. А количество продольных направляющих будет равна 100/20=5 рядов.

Правила армирования столбчатых конструкций сильно отличается от двух предыдущих вариантов. Во — первых, это вертикально установленные стержни, обвязанные катанкой диаметром 6 мм или арматурой небольшого размера. Все зависит от размеров самих опорных столбов. Во-вторых, сечение каркаса – это или квадрат, или круг, или треугольник.

Длина основных стержней зависит от глубины заложения фундамента. При этом нет необходимости учитывать расстояние от дна скважины до арматуры, потому что готовая армирующая конструкция устанавливается прямо на подготовленную подушку. Но учитывать придется выступ прутков в размере 10 — 70 см, которые будут торчать из столбов. Они будут соединяться с армирующей сеткой ростверка.

Армирование разных типов фундаментов

Плитный

Самая простая схема армирования у плитного фундамента. Как уже говорилось, это одна или две решетки, уложенные одна над другой. Саму решетку чаще всего собирают прямо по месту закладки фундамента. Арматурные стержни раскладывают в соответствии с размерами ячеек и обвязывают места пересечения вязальной проволокой. Схем обвязки достаточно много, если сборка конструкции проводится своими руками, то лучше выбрать самый простой вариант.

Армированный пояс в одну сетку – это раскладка арматуры по схеме, их обвязка и установка решетки на подпорки. Схема в две сетки – это точно такая же установка нижней сетки, а вот верхнюю придется укладывать на специальные хомуты из арматуры. Они имеют разный вид, один из них показан на фото ниже.

Ленточный

Армирование ленточного монолитного фундамента проводится, в принципе, по той же технологии. Только сам каркас собирается в стороне от траншей. Собираются две сетки, которые между собой соединяются отрезками арматуры. И уже готовую конструкцию опускают внутрь опалубки. Устройство армированного пояса с опалубкой – это практически готовая к заливке конструкция. Единственное, на что нужно обратить внимание, это поставить армированный пояс на подпорки. Для этого используют цельные кирпичи, камень или изготовленные подставки из металлических профилей.

В сооружении ленточной конструкции важным элементом является армирование углов фундамента. Именно здесь собираются все напряжения. Существует несколько технологических схем, как правильно армировать углы. Каждая схема имеет определенные тонкости сборки конструкции и соединения арматуры. Поэтому выбирают ту, которая подходит под условия возведения фундамента.

К примеру, одна из них, это армирование с помощью хомутов. Для фундамента в две сетки необходимо два П — образных хомута. Их устанавливают поверх уложенных в углу армокаркасов так, чтобы их концы смотрели по направлению двух стыкуемых траншей. При этом необходимо усилить соединение, поэтому между собой хомуты соединяются дополнительными поперечными арматурами. На фото ниже они показаны под номером 4.

Столбчатый

К армированию сваи надо подходить с позиции вертикальной установки армоконструкции. Перед тем как армировать столбчатый фундамент, необходимо понимать, что это вертикальная установка нескольких арматурных стержней, которые между собой соединены поперечинами из арматуры меньшего диаметра. Как показывает практика, чаще всего эту конструкцию собирают методом электросварки с последующей металлизацией стыков. Конструкции собираются отдельно от скважин и устанавливаются в них в виде готового изделия.

Так как столбчатый фундамент, к примеру, под колонну собирается в виде самой колонны и бетонной подушки под нее, то, по сути, должно получиться армирование ступенчатого фундамента.

Для этого придется собрать отдельно армированный каркас для колонны и для подушки.

Так как размеры последней превосходят сечение первой, то под свайный фундамент этого типа выкапывается скважина сечением больше, чем размеры подушки.

1. После чего собирается опалубка для подушки.
2. Устанавливается армированный каркас.
3. Далее сверху устанавливается каркас колонны, который привязывается к армированию подушки.
4. И последний этап – установка опалубки колоны.

Ростверк

Если производится армирование простых свай для легких строений, заливаемых в скважины, то для их соединения между собой сооружается дополнительно ростверк. По сути, это ленточный фундамент, а значит, в него закладывается армированный пояс, как и в ленточную конструкцию.

Необходимо добавить, что для армирования монолитного столбчатого фундамента с ростверком требуется точный расчет нагрузок, действующих от строения и от ростверка. А значит, придется точно подсчитать количество арматурных стержней в конструкции и их диаметр.

При этом особое внимание уделяется соединению стержней армокаркаса столбов с арматурой ростверка. Выступающие из столба концы арматуры сгибают под углом 90° так, чтобы:

1. Одна из них часть легла внахлест к стержням верхней решетки.
2. Другая к пруткам нижней сетки.

И лучше, если сгибание будет проводиться в разных направлениях расположения ленты ростверка пополам от количества стержней, как показано на фото ниже.

Лента армирования свайно — ленточного фундамента – это единая конструкция, состоящая из двух разнонаправленных каркасов. Поэтому в местах соединения двух частей надо обязательно проводить мероприятия по усилению соединений. Так одно из правил гласит, что идеальный нахлест арматур двух соединяемых конструкций не должен быть меньше 60 см. А значит, выводить из столбов арматурные прутки нужно, как минимум, на 80 см. Это с учетом изгиба.

Нередко к армированию свай и ростверка подходят с позиции быстрого изготовления каркаса. Для чего используют электросварку. Именно в местах соединения двух конструкций этого делать не рекомендуется. Слишком большие здесь присутствуют нагрузки, особенно на изгиб. Поэтому совет – используйте технологию вязки с помощью вязальной проволоки. Тем более, этот процесс не требует больших затрат и умения.

Добавим, что подходить к сооружению фундамента и его армированию надо с позиции правильно подобранной конструкции. Если опорные столбы имеют небольшой диаметр, то подойдет конструкция из трех стержней с треугольным сечением. В остальных случаях используется квадратная или круглая конструкция. Первая из них проще в изготовлении.

Что такое ростверк?

Для тех, кто не владеет строительной терминологией, сообщаем, что ростверк – это ответственная часть свайного фундамента, соединяющая оголовки свай в единый силовой контур.

Существуют различные виды ростверков, применяемых в свайных основаниях:

• ленточного типа, представляющего монолитную бетонную ленту. Она располагается по периметру опор, последовательно расположенных под несущими нагрузку капитальными стенами;
• плитной конструкции, в виде монолитной плиты, размеры которой соответствуют контуру основания строения и охватывают все опоры.

Ростверк представляет собой ленточную конструкцию , соединяющую отдельно стоящие сваи между собой

В зависимости от особенностей ростверкового фундамента, он может изготавливаться в следующих исполнениях:

• Цельном варианте.
  Изготовление осуществляется путем заливки в предварительно подготовленную опалубку бетонного раствора. Формирование монолитной базы происходит после твердения бетонной смеси.
• Составном виде.
  Основа представляет сборную поверхность из произведенных промышленным путём железобетонных изделий, соединённых при установке с опорными колоннами, а также между собой.

Независимо от особенностей конструкции, ростверк формирует опорную поверхность, предназначенную для возведения стен постройки. Обвязка находящихся в земле колон обеспечивает высокую жесткость пространственной системы и стойкость к воздействию действующих усилий.

Армирование свайно ростверкового основания, позволяет укрепить монолитную основу стальными прутками, способствующими целостности конструкции и повышающими долговечность.

Расчет столбчатого фундамента — Docsity

Расчет столбчатого фундамента под колонну (центрально сжатый)-ФЗ Сбор нагрузок: Грузовая площадь- А: иен -е-Н ЕО Рисунок. 1— Определение грузовой площади. А=15*1+6*1=21м? Таблица 1- Сбор нагрузок. № п/п Вид нагрузки Нормативная нагрузка, кН Коэффициент надежности Расчетная нагрузка, кН 1 Собственный вес покрытия-1 -гидроизоляция -Минераловатная плита t=120мммм -Пароизоляция (Стирол RP 1-сдой) -Стальной профилированный настил -Прогоны -Ферма 0мм,0мм8*21=1,7 0мм,24*21=5,0мм4 0мм,0мм5*21=1,0мм5 0мм,15*21=3,15 0мм,21*21=4,41 0мм,30мм*21=6,3 1,3 1,2 1 1,0мм5 1,0мм5 1,0мм5 2,21 6,1 1,0мм5 3,30мм 4,63 6,62 2 Собственный вес покрытия-2 -гидроизоляция -Минераловатная плита t=120мммм -Пароизоляция (Стирол RP 1-сдой) -Цементная стяжка -Плита перекрытия 0мм,0мм8*21=1,68 0мм,24*21=5,0мм4 0мм,0мм5*21=1,0мм5 0мм,72*21=15,1 2 1,6*21=33,6 1,3 1,2 1 1,3 1,1 2,19 6,1 1,0мм5 19,65 36,7 2.1 Собственный вес перекрытия -Мозаичный пол -перекрытие 2,4*21=50мм,5 4,3*21=86 1,2 1,1 60мм,6 94,6 3 Собственный вес колонн 8,6*0мм8+8,6*0мм,8 13,77 1,3 17,90мм1 4 Временнаяя нагрузка -снеговая 1,3*21=27,3 1,4 38,22 Рисунок.2.– Подошва фундамента — Ф3. Расчёт осадок фундамента методом послойного суммирования: Ф3 Таблица 2– Метод послойного суммирования Номе р слоя z, м γ, кН/ м3 Gzgi, кПа 0,5Gzgi ξ=2*z/b α Gzpi, кПа E кПа hi, м Si, м А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й 1 0 17 28,05 14,02 0 1 44 10800, 0 1,65 0,0053 2 1,35 17 39,53 19,75 0,6 0,910 40,04 10800, 0 0,675 0,0020 3 2,025 17 51 25,5 0,88 0,765 33,66 10800, 0 0,675 0,001 4 2,525 17 53,33 26,6 1,1 0,765 33,66 10800, 0 0,5 0,001 5 3,025 18 67,33 33,6 1,3 0,607 26,70 10800, 0 0,5 0,00098 6 3,525 18 76,33 38,15 1,53 0,607 26,70 10800, 0,5 0,00098 0 7 4,025 18 85,33 42,6 1,75 0,473 20,81 10800, 0 0,5 0,00077 8 4,525 18 94,34 47,17 1,96 0,473 20,81 10800, 0 0,5 0,00077 9 5,025 18 103,33 51,66 2,2 0,370 16,28 10800, 0 0,5 0,0006 10 5,525 18 112,33 56,16 2,40 0,292 12,84 10800, 0 0,5 0,0004 11 6,025 18 120,43 60,21 2,62 0,260 11,44 10800, 0 0,5 0,0004 12 6,525 18 128,53 64,26 2,84 0,237 10,42 7400,0 0 0,5 0,0005 13 7,025 18 136,63 68,31 3,05 0,218 9,6 7400,0 0 0,5 0,0005 14 7,525 18 145,62 72,81 3,28 0,198 8,7 7400,0 0 0,5 0,0004 Суммарная осадка : 0,016 Расчет ведется по II предельному состоянию (по деформациям) сравнением двух характеристик: рабочей и предельной: S≤Su . S=β∑ σ zpi¿hi E i ; Ϭ zg — бытовое давление грунта Ϭ zg=¿ d * γII = 1,65*17=28,0мм5 кПа Ϭ zg 1=¿ Ϭ zg+hi*γII =28,0мм5+0мм,675*17=39,53кПа Ϭ zg 2=¿ Ϭ zg 1+hi*γII =39,525+0мм,675*17=51кПа Ϭ zp=α i*P; α i−коэффициентопределяетсяпоСП 22.13330мм .20мм16табл.5.8 ; ξ=2*z/b α i−определяеминтерполяцией P−нагрузканаподошве фундамента; По СП «Основания зданий и сооружений» (приложение Г), для соответствующего типа здания средняя осадка составляет Su = 10мм см > S 1,6= см — осадка фундамента находится в допустимых пределах.

Конструктивный расчет изолированных фундаментов колонн

Нагрузки надстройки передаются на нижележащие слои грунта через фундамент соответствующей конструкции. Поэтому фундамент здания считается наиболее важным конструктивным элементом здания. Фундамент можно разделить на две основные категории: мелкозаглубленный и глубокий. Фундамент мелкого заложения состоит из изолированных фундаментов колонн, комбинированных фундаментов и железобетонной плиты. Проектирование фундамента изолированной колонны осуществляется за счет применения концепций геотехнического и структурного анализа. Таким образом, исходные исследования фундаментов изолированных колонн исходят из двух разных дисциплин: геотехнической и структурной. Это может быть одной из основных причин, объясняющих ограниченный исследовательский вклад в предмет. Следовательно, конструктивный расчет изолированных фундаментов колонн основан на эмпирических правилах, а расчеты изгибающих моментов (BM) и поперечных сил (SF), индуцированных в фундаменте, основаны на правилах теории балок, что вызывает сомнения. С другой стороны, теория продавливания была разработана для относительно тонкой плиты перекрытия, хотя эта теория применяется для расчета сдвига при продавливании в относительно толстых фундаментах.Также мало экспериментальных исследований изолированных фундаментов колонн из-за трудностей, связанных с настройкой лабораторных моделей, и стоимости экспериментов. Работа, представленная в этой статье, посвящена корреляции между разрушающими нагрузками, предсказанными различными нормами, ECP203-11, ACI318-08, BS 8110. 1-1997 и EC2-2004, изолированных фундаментов колонн, и соответствующими измеренными значениями.

Исследование показало, что отношение пролета к глубине фундамента и распределение контактного напряжения на границе раздела фундамент-грунт являются ключевыми факторами при расчете конструкции фундамента.Нормы ECP203-11, ACI318-08 и EC2-2004 занижают нагрузки на разрушение конструкции изолированных фундаментов колонн, в то время как BS 8110.1-1997 завышает нагрузки на разрушение изолированных фундаментов колонн, если условия пробивки по периметру колонны вытягиваются из код.

Соответствующий размер фундамента в зависимости от нагрузки на колонну

Дебора
(Ричмонд, Вирджиния)

Вопрос:

Если несущая способность грунта составляет 2500 фунтов/кв. фут, а нагрузка от колонны на фундамент составляет 15000 фунтов., рассчитайте соответствующий размер основания в квадратных футах, который потребуется для распределения нагрузки таким образом, чтобы основание не оказывало на почву более 2500 фунтов/кв. футов.

Ответ:
Привет Дебра, спасибо за посещение all-concrete-cement.com.

Формула для расчета давления представляет собой приложенную силу (F), деленную на площадь (A), или P=F/A

Здесь единица давления lbs/sf или фунты на квадратный фут – иногда выражается в квадратных дюймах как psi (фунтов на квадратный дюйм) или тысяч фунтов на квадратный дюйм (килофунтов на квадратный дюйм).

Поскольку мы ищем площадь фундамента, решение уравнения P = F/A для площади дает A=F/P

Сила F определяется как 15 000 фунтов, а давление P также определяется как 2 500 фунтов на квадратный фут (фунтов). на квадратный фут) или lbs/sf

A=F/P= (15 000 фунтов)/(2 500 фунтов/sf)=6 sf

Алгебраически, фунты в приведенном выше уравнении компенсируют друг друга, оставляя единицу измерения 6 квадратных футов. фундамента, необходимого для передачи нагрузки на землю.

Как минимум, требуемый размер фундамента составляет 2 фута-6 дюймов в квадрате или 2 фута-6 дюймов на 2 фута-6 дюймов, что дает 6.Площадь фундамента 25 квадратных метров.

Приведенные выше 15 000 фунтов, очевидно, не включают вес самого фундамента, поэтому нам нужно рассчитать вес бетона и добавить его к общей нагрузке в 15 000 фунтов.

Бетон нормального веса весит около 150 pcf (фунтов на кубический фут). Используя толщину 10 дюймов для фундамента 2′-6”x2′-6”, объем фундамента
V=ДxШxВ=2,5×2,5x(10/12)=5,2 кубических фута

Вес фундамента

=150×5,2=780 фунтов

(10/12) в формуле означает перевод толщины фундамента из дюймов в футы.

Добавление 780 фунтов к общей грузоподъемности 15780 и перерасчет площади фундамента по приведенной выше формуле:
A=F/P= (15 780 фунтов)/(2 500 фунтов/фут)=6,3 квадратных футов

2′-6” Фундамент x2’6”, выбранный выше, обеспечивает площадь фундамента 6,25 квадратных футов, что довольно близко к 6,3 квадратных футов, необходимых для приведенного выше расчета. Я бы придерживался квадратного основания 2 фута-6 дюймов, или, если хотите, вы можете использовать квадратное основание 2 фута-9 дюймов.

Надеюсь, это поможет
Удачи

Численный метод расчета и расчета изолированного квадратного фундамента при концентрической нагрузке

Обычно фундаменты для фундамента предусмотрены для отдельных колонн и рассчитаны на нагрузки, воспринимаемые колонной.Ключевым фактором при проектировании фундамента является давление грунта, которое может быть линейным, параболическим или равномерным (рис. 1). Линейное распределение используется для плотных упругих грунтов с низкой пластичностью, а параболическое распределение используется для плотных песков и глины, а равномерное распределение используется для плотных грунтов с ограниченной пластичностью или упругопластическим поведением (Rodriguez-Gutierrez and Aristizabal-Ochoa 2012). Конечная несущая способность фундаментов может быть существенно увеличена за счет удержания грунта под действием осевой нагрузки (Прасад и Сингх, 2011 г. ).Равномерное давление обычно считается идеальным условием для жесткой глубины. Когда реакция грунтового основания максимальна в центре и минимальна по углам, то оно считается гибким основанием, а когда сила реакции равномерна, то оно считается абсолютно жестким основанием. Фактическое распределение напряжения зависит от жесткости основания и типа грунта. Для несвязных грунтов и песка распределение давления зависит от глубины заложения фундамента.Давление обычно выше в середине (Al-Shayea and Zeedan 2012). Расчет фундамента традиционным методом привел к получению полужесткого фундамента (Фарук и Фарук, 2014a, b). Таким образом, концентрация реакции грунтового основания выше на краю и ниже в центре. Распределение давления на грунт зависит от осадки. Увеличивая количество слоев резино-песчаной смеси (РСС), можно увеличить несущую способность фундамента и уменьшить осадку основания (Moghaddas Tafreshi et al.2016). Коэффициент уменьшения осадки уменьшается с увеличением приложенной нагрузки (Аль-Агбари и Датта, 2008 г. ). Глубина основания считается жесткой, если осадка равномерна или когда осадка в каждой точке одинакова по всей длине основания. Фундамент можно считать гибким, если осадка в центре выше, чем в углах. Использование некоаксиальной модели грунта значительно увеличивает осадку фундаментов. Однако это не влияет на конечную несущую способность (Ян и Ю, 2006 г.).

Рис. 1

Распределение давления для различных грунтов

Внутри основания напряжения развиваются из-за различных условий нагрузки, граничных условий и геометрии. Силы, действующие на фундамент, бывают осевыми, поперечными, моментными и скручивающими. Когда опора нагружена концентрически, различными режимами отказа являются опора, изгиб, а также односторонний и двусторонний сдвиг. Влияние уровня напряжения на несущую способность фундамента, связанное с размером фундамента, очень важно (Jahanandish et al.2012). Нормы ECP203 (2011 г.), ACI318 (2008 г.) и EC2 (2004 г.) недооценивают нагрузки на разрушение конструкции изолированных фундаментов колонн, в то время как BS 8110. 1 (1997 г.) завышает нагрузки на разрушение при сдвиге при продавливании (Abdrabbo et al. 2016). Максимальный изгибающий момент (BM) также является важным фактором для расчета глубины фундамента. В традиционном методе глубина, рассчитанная для максимального BM, всегда меньше, чем для одностороннего сдвига и продавливающего сдвига, поэтому им пренебрегают. Фарук и Фарук (2014a, b) рекомендовали увеличить BM на 25% или увеличить арматуру на 25% при расчете глубины фундамента из-за увеличения краевых напряжений, что приводит к увеличению максимального момента.

Распределение изгибающего момента неравномерно по длине или ширине фундамента. Тимошенко и Войновски-Кригер (1959) показали распределение изгибающего момента вдоль средней линии фундамента для u / a  = 0,1 и u / a  = 0,2 (см. рис. 2c). Уравнение для максимального изгибающего момента:

Рис. 2

a План изолированного фундамента. б Разрез по средней линии. c Распределение изгибающего момента по средней линии

$$M_{x} = M_{y} = \left( {0.1034{ \log }\frac{a}{u} + 0,020} \right)P,$$

(1)

, где м _{x x и м м м м м — это моменты вдоль x- и y и u и A — это размер колонны и фундамент, соответственно, и P осевая нагрузка на колонну. Это уравнение справедливо для ν  = 0,3 (коэффициент Пуассона), но характер изгибающего момента остается одним и тем же для любого значения коэффициента Пуассона.Из рис. 2с видно, что изгибающий момент максимален в центре и уменьшается к краю.}

Суммарный момент можно рассчитать по методу Рейнольдса и др. (2007). Использовались уравнения для концентрического и эксцентричного основания. На рис. 3 показаны формулы для изолированного блочного фундамента с использованием справочного метода Рейнольдса для квадратных и прямоугольных сечений. Общий момент, рассчитанный с использованием обычного метода, был аналогичен тому, который был рассчитан с использованием Reynolds et al. (2007). Чтобы проверить справедливость уравнений, прямоугольный эксцентриковый фундамент преобразуется в концентрический квадратный, принимая f ₁  =  f ₂ и b  =  L .Для этого условия моменты в обоих направлениях ( M _x и M _y ) должны быть равными и должны соответствовать моменту квадратного основания ( M 9 x ). Для проверки было использовано двадцать случаев, представленных в таблице 1. Моменты преобразованного фундамента были точно такими же, как и для прямоугольного фундамента, и как для обычного метода. Следовательно, для расчета полного момента можно использовать обычный метод или уравнения из справочника Рейнольдса.На рис. 4 показана проверка полного момента с помощью уравнения Рейнольдса из справочника для различных грунтовых оснований.

Рис. 3

Изгибающий момент для изолированного блочного фундамента по справочнику Рейнольдса

Таблица 1 Количество случаев, рассмотренных для изучения для проверки Рис. 4

Проверка полного момента по методу Рейнольдса из справочника

На растяжение, если l _c  > 0,75( C  + 3 d ), то две трети арматуры должны быть сосредоточены в пределах зоны, простирающейся в обе стороны на расстояние не более 1.5 d от лицевой стороны колонны (Reynolds et al. 2007), где C — ширина колонны, l _c — расстояние от центра колонны до края площадки, и d это глубина. Сьюард (2014) рекомендовал, чтобы арматура для небольших подушек могла быть равномерно распределена по всей ширине фундамента. Однако, если ширина прокладки ( L ) превышает 1,5( C  + 3 d ), две трети арматуры должны быть размещены в средней полосе шириной ( C  + 3 д ). IS 456 (2000) рекомендовал центральную полосу, равную ширине фундамента, расположенную по длине фундамента с долей арматуры, определяемой в соответствии с приведенным ниже уравнением. Это ограничено только прямоугольным основанием:

$$\frac{\text{Армирование по ширине центральной полосы}}{\text{Общее армирование в коротком направлении}} = \frac{2}{\beta + 1},$$

(2)

, где β — отношение длинной стороны к короткой стороне фундамента.

Метод конечных элементов (МКЭ) стал мощным инструментом для численного моделирования инженерных задач. Таким образом, FEM считается эталоном, поскольку его решения очень точны. Программа структурного анализа (SAP2000 2010) использовалась в качестве инструмента FEM для целей анализа, и результаты предлагаемого метода сравниваются с FEM. В настоящей работе был разработан метод диагональных полос (DSM), который дает результаты BM, аналогичные результатам метода конечных элементов (FEM). Этот метод обеспечивает армирование на расчетный изгибающий момент без увеличения процентного содержания стали.

Теория консолидации композитного фундамента из каменных колонн при многоступенчатом нагружении

Теории консолидации, учитывающие мгновенную нагрузку, не могут полностью раскрыть механизм консолидации композитного фундамента из каменных колонн, используемого в насыпях скоростных автомагистралей, из-за временного эффекта нагрузки; то есть набережные скоростных автомагистралей часто строятся в несколько этапов в течение длительного времени. Между тем, из-за особого свойства, заключающегося в том, что отношение напряжений сваи к грунту больше 1, теория консолидации фундамента с дренажной скважиной из песка не может быть использована непосредственно при анализе консолидации композитного фундамента из каменных колонн.На основе принципа, согласно которому вертикальная нагрузка, приложенная к композитному фундаменту, распределяется между каменной колонной и окружающим грунтом, устанавливаются основные решения для композитного фундамента из каменных колонн при многоступенчатой ​​нагрузке. В силу разделения переменных соответствующие решения степени консолидации для стадии загрузки и стадии сохранения нагрузки выводятся отдельно. По теореме Каррильо также получено решение для средней суммарной степени уплотнения всего композитного основания.Наконец, разумность настоящего решения была подтверждена путем сравнения кривой консолидации, рассчитанной с помощью настоящего решения, с кривой, измеренной в ходе испытаний на месте.

1. Введение

Из-за гораздо более высокой проницаемости по сравнению с окружающими и нижележащими необработанными грунтами гранулированные колонны широко применяются для армирования фундаментов композитными материалами во всем мире. Система каменных колонн в сочетании с предварительной нагрузкой, которая является одной из наиболее часто используемых зернистых колонн, привлекает все большее внимание в последние десятилетия, особенно при укреплении насыпей скоростных автомагистралей.Каменные колонны могут оказывать множество полезных воздействий на окружающие почвы, например, улучшать несущую способность композитного фундамента, уменьшать общую и дифференциальную осадки композитного фундамента и ускорять процесс консолидации окружающего грунта.

Теория консолидации композитного фундамента из гранулированных колонн восходит к ценным работам Каррильо [1] и Баррона [2], в которых теоретически анализировались свойства консолидации фундамента из песчаных дренажных колодцев.Тема процесса консолидации фундамента песчаной дренажной скважины позже широко обсуждалась Валаамом и Букером [3], Хирдом и др. [4], Xie [5], Chen [6] и другие для все большего количества инженерных условий (включая граничные условия и начальные условия). Процесс консолидации композитного фундамента из каменных колонн аналогичен процессу консолидации фундамента с песчаным дренажным колодцем, но между этими двумя фундаментами все еще есть много различий в механизме консолидации. Как известно, модуль песчаного дренажного колодца может быть приблизительно равен модулю окружающего его грунта.Однако модуль каменной колонны полностью отличается от модуля окружающего ее грунта; то есть модуль каменного столба намного больше, чем модуль окружающего его грунта. Примечательно также, что чем больше отношение модуля каменного столба к грунту, тем больше различий в механизме консолидации между этими двумя составными основаниями [3]. Таким образом, теория консолидации фундамента из песчаных дренажных колодцев не может быть использована непосредственно для проектирования композитного фундамента из каменных колонн, поскольку влияние соотношения модуля каменной колонны и грунта на процесс консолидации композитного фундамента из колонн до сих пор неясно.

За последние несколько десятилетий были достигнуты значительные успехи в разработке теории укрепления композитного фундамента из каменных колонн. Han и Ye [7] представили аналитическое решение для расчета скорости консолидации каменного фундамента, армированного колонной, с учетом эффектов размытия и сопротивления скважины. Zhu и Yin [8] получили аналитическое решение для анализа уплотнения грунта с вертикальной и горизонтальной дренажной системой и пандусной нагрузкой. Wang [9] предложил решение по консолидации каменной колонны, армированной грунтом, при различных формах нагрузки, зависящей от времени.Принимая во внимание боковую деформацию каменной колонны, Кастро и Сагасета [10, 11] установили ряд решений для исследования влияния деформации колонны на процесс консолидации почвы. Вскоре после этого Castro et al. [12] изучали изменения в состоянии почвы из-за установки каменных столбов и влияние установки каменных столбов на уменьшение осадки с помощью численного моделирования. Учитывая линейное изменение коэффициента горизонтальной проницаемости в пределах нарушенной зоны грунта наряду с зависящим от времени и глубины приростом напряжения, вызванным внешними воздействиями, Xie et al.В работе [13] дано общее аналитическое решение процесса консолидации каменного столбчатого композитного фундамента. После этой работы Lu et al. В работах [14, 15] построен ряд аналитических решений по укреплению композитного фундамента, армированного непроницаемой колонной и каменной колонной для различных инженерных условий. Чжан и др. [16] вывели точное решение для укрепления композитного фундамента, улучшенного каменными колоннами с геосинтетической оболочкой, в котором учитывались деформации и потоки воды как в вертикальном, так и в радиальном направлениях в элементе.Танг и др. [17] предложили закрытое решение для консолидации с вертикальной дренажной системой на основе трехслойной модели грунта. Ян и др. В работе [18] получено аналитическое решение о композитном фундаменте, армированном частично проницаемыми непроницаемыми колоннами, на основе двухслойной модели грунта. Лю и др. [19] использовали квазианалитический метод для исследования задачи консолидации с равной деформацией, в которой рассматривались многослойные грунты с системой вертикального дренажа и условиями как вертикального, так и радиального дренажа.Используя анализ конечных элементов элементарной ячейки, Hosseinpour et al. [20] исследовали несущую способность и осадку зернистого столбчатого композитного фундамента, армированного геосинтетикой, с использованием обшивки и ламинированных дисков.

Как указано в этих вышеупомянутых работах, в литературе сообщалось о многих достижениях в области укрепления композитного фундамента из каменных колонн. Однако эти решения не подходят для анализа консолидации композитного фундамента из каменных колонн, который используется для укрепления насыпей скоростных автомагистралей. Как известно, насыпи скоростных дорог часто сооружаются в несколько этапов в течение длительного времени, а это означает, что зависимость между нагрузкой и временем должна быть важным фактором при расчете укрепления композитного основания насыпи скоростных дорог. Из-за временного эффекта нагрузки нельзя игнорировать расчетную ошибку при использовании вышеупомянутых теорий консолидации для прогнозирования процесса консолидации композитного фундамента из каменных колонн в насыпях скоростных автомагистралей [21].Чтобы исправить недостаток существующих теорий, предполагающих, что нагрузка постоянна, в этой статье для моделирования граничных условий насыпей скоростных автомагистралей используется многоступенчатая нагрузка. Затем решение в замкнутой форме для процесса консолидации композитного фундамента из каменных колонн, используемого при укреплении насыпей скоростных автомагистралей, выводится на основе основной идеи метода расчета фундамента песчаного дренажного колодца, который делит проблему консолидации на две части: то есть часть радиальной консолидации и часть вертикальной консолидации. Общая степень уплотнения каменного столбчатого составного фундамента также определяется с помощью теоремы Каррильо [1].

2. Решение радиальной консолидации

2.1. Основные допущения

Как видно на рис. 1, составной фундамент из каменных колонн моделируется цилиндрической моделью консолидации, состоящей из каменной колонны, зоны смазывания и окружающего грунта изнутри наружу. обозначает длину каменного столба и , , и представляют собой радиусы каменного столба, зоны размытия и зоны влияния соответственно.и укажите среднюю нагрузку, приложенную к верхней части каменной колонны и окружающему грунту соответственно. В ходе анализа были сделаны следующие допущения: (1) справедлив закон Дарси; (2) принято допущение о равных вертикальных деформациях; то есть в композитном фундаменте из каменных колонн отсутствует боковая деформация. (3) Внешняя граница зоны влияния непроницаема и несжимаема, что означает, что площадь грунта за пределами зоны влияния не зависит от процесса консолидации композитного фундамента из каменных колонн. .(4) Изменение избыточного порового давления вдоль радиального направления в каменном столбе не учитывается. (5) Количество воды, втекающее в каменный столб, равно количеству воды, вытекающему из каменного столба.

2.2. Управляющие уравнения

В расчетной модели, как показано на рисунке 1, и определяются как коэффициенты радиальной и вертикальной проницаемости окружающего грунта соответственно. и обозначаются как радиальный коэффициент проницаемости зоны смаза и коэффициент проницаемости каменного столба соответственно.Отношение радиуса зоны влияния к каменному столбу можно обозначить как , а отношение радиуса зоны размытия к каменному столбу обозначить как . Вертикальная нагрузка, действующая на композитный фундамент, распределяется между каменной колонной и окружающим грунтом, и уравнение равновесия этих нагрузок может быть записано следующим образом: где , и представляют собой площадь каменной колонны, окружающего грунта и зоны влияния, соответственно. обозначает вертикальную нагрузку, действующую на композитный фундамент.

Подстановка в (1) дает

Определение и подстановка в (2) дает

Комбинируя принцип эффективного напряжения и закон Гука , скорость вертикальной деформации колонны и грунта можно выразить как [21] где . изображает вертикальную деформацию колонны и окружающего грунта при учете только радиального проникновения. — среднее избыточное поровое давление воды на любой глубине в композитном фундаменте при учете только радиального проникновения.

Одноэтапная строительная нагрузка, приложенная к верхней части композитного фундамента из каменных колонн, может быть смоделирована с помощью модели одноэтапного нагружения, как показано на рисунке 2, выражение которой может быть записано следующим образом: где , , и обозначают продолжительность времени нагрузка, предельная нагрузка и наклон кривой нагрузки соответственно.

Подстановка (5) в (4) дает

Следуя исследованиям Се [5] и Чена [6], уравнения консолидации для окружающего грунта можно записать, как показано в (7)–(10) основанный на законе Дарси и принципе, согласно которому изменение количества воды равно изменению объема в грунте: где и представляют собой среднее избыточное поровое давление воды в любой точке составного основания и среднее избыточное поровое давление воды в любой точке глубины в каменной колонне, если учитывать только радиальное проникновение соответственно. это время загрузки.

Тогда граничные условия и начальные условия можно записать так:

2.3. Решения управляющих уравнений

С помощью (11а) и соответствующих преобразований (7) и (8) можно переписать как

Интегрируя (12) и (13) с соответствующими , получаются следующие уравнения:

Комбинируя (10), (14) и (15), можно получить следующее уравнение: где

Аналогично, комбинируя (9), (14) и (15), можно получить

Подставляя (16) в (18) дает где — диаметр зоны влияния.

Объединяя (6) и (16), можно получить следующее соотношение: где

Объединяя (19) и (21), можно получить следующее уравнение:

Путем разделения переменных решение уравнения (23) можно получить как [21] где , , , и – коэффициенты, в которых и определяются по формуле . и являются неопределенными константами, которые могут быть получены с помощью граничных условий или предположений.

Комбинируя предположения (3), (11б) и (11в), можно получить

Полагая [21], можно получить задаваться как

В следующем разделе теоретически обсуждается общее решение для двух видов условий нагружения, то есть одноступенчатого нагружения и многоступенчатого нагружения.

(a) Одноэтапное нагружение состоит из двух стадий

(a1) Ступень нагружения . Подставляя (27) в (23) и объединяя (11г), (11д) и (19), следующие коэффициенты легко определяются следующим образом: где

Подставляя (28)–(29) в выражения для и , можно вывести следующие уравнения:

Подстановка в (31) дает

(a2) Поддержание ступени нагрузки . На этапе поддерживающей нагрузки равен нулю.Согласно явлению, что средние избыточные поровые давления внутри колонны и всего композитного фундамента одинаковы при , можно получить следующие выражения:

(b) Многоступенчатое нагружение . В соответствии с процессом строительства насыпи скоростной автомагистрали можно предположить, что строительная нагрузка представляет собой модель многоступенчатой ​​нагрузки, показанную на рисунке 3. В этой модели имеется общее количество уровней нагрузки, в которых , и представляют собой время начала, время отделки и скорость загрузки й степени загрузки соответственно.

Используя аналогичный процесс решения для одноступенчатого нагружения и предполагая, что средние избыточные поровые давления внутри колонны и всего композитного фундамента одинаковы во время стадии постоянной нагрузки, решение можно легко получить как следующим образом: (b1) Для ступени нагрузки, (b2) Для ступени сохранения нагрузки,

2.4. Степень радиальной консолидации

В этом исследовании учитываются консолидация и деформация каменной колонны.Поэтому средняя степень радиальной консолидации определяется как отношение среднего эффективного напряжения к полному напряжению в композитном фундаменте следующим образом: где , , и обозначают степень радиальной консолидации в любой точке композитного фундамента, нагрузка при время и конечная загрузка.

Средняя степень радиальной консолидации в пределах всего композитного фундамента может быть получена следующим образом:①Для этапа нагрузки,②Для этапа сохранения нагрузки,

3. Решение вертикального уплотнения

3.

1. Основные допущения

Подобно аналитическому процессу радиальной консолидации, в ходе исследования принимаются следующие допущения: (1) грунт однородный, насыщенный и упругий. (2) соблюдается закон Дарси и коэффициент проницаемости почва постоянна в процессе консолидации. (3) Вертикальная нагрузка, действующая на композитный фундамент, воспринимается как каменной колонной, так и окружающим грунтом, соотношение которых можно выразить как (1). (4) Боковая деформация в каменной колонне. не считается.

3.2. Основные уравнения и решения

В том же процессе вывода (6) может быть получено следующее уравнение:

Подстановка (39) в уравнение консолидации Терзаги дает

Аналогично, граничные и начальные условия можно резюмировать следующим образом:

Подобно процессу вывода решения , решение можно легко получить благодаря следующему разделению переменных: ①Для этапа загрузки, ②Для этапа поддержания нагрузки,

3.3. Степень вертикальной консолидации

Следуя тому же определению (36), среднюю степень вертикальной консолидации в пределах всего композитного фундамента можно записать следующим образом: Консолидация композитного фундамента

Исходя из средней степени радиальной консолидации и вертикальной консолидации в пределах всего композитного фундамента, можно получить среднюю общую степень консолидации композитного фундамента, применяя теорему Каррильо [1], которая может быть выражена следующим образом : где обозначает среднюю суммарную степень консолидации композитного основания.

5. Инженерное приложение

Чтобы помочь инженерам-геотехникам лучше использовать решения, представленные в этом документе, сравнение между расчетными результатами и результатами измерений инженерного приложения скоростной автомагистрали, расположенной в городе Чжэнчжоу, провинция Хэнань, Китай, проводится в эта секция. Композитный фундамент из каменных столбов принят для благоустройства насыпи одного участка этой скоростной дороги, а именно участка , расчетный чертеж которого аналогичен рисунку 1.Параметры этого составного основания следующие: , и . Между тем, параметры почвенного профиля отображаются в таблице 1.

Почвенные слои Толщина / м Состояние почвы Модуль сжатия / МПа Сжимаемость / МПа -1 Коэффициент пустотности Коэффициент проницаемости/м⋅d −1 1, мягкая глина 5 мягкий пластик или поток пластиковых 3,5 0,53 0,697 2, глинистый ил 1,0 мягкий пластик 4,4 0,39 0,729 3 , мягкая глина 1. 5 Мягкий пластик или расход пластиковый 35 0.53 0.53 0.697 4, глинистый сел 5.0 Мягкий пластик 4.4 0,39 0.39 0.729

Отношения между нагрузкой и временем иллюстрируются на рисунке 4, которые могут быть смоделированы с помощью многоступенчатой ​​модели загрузки с двумя этапами нагрузки. Характерные времена этой модели нагружения равны соответственно , и . Скорости нагружения этой модели нагружения равны и соответственно.

По профилю почвы вертикальная консолидация считается двойным дренажом.На основе представленных решений можно рассчитать временную зависимость средней общей степени консолидации композитного фундамента секции в данном инженерном приложении, как показано на рис. 5. Как видно из рис. 5, тренд расчетных результатов очень хорошо совпадает хорошо с результатами измерений, а это означает, что решения, представленные в этом исследовании, имеют достаточную точность для прогнозирования процесса консолидации композитного фундамента из каменных колонн, применяемого при укреплении насыпей скоростной автомагистрали.

6. Выводы

Принимая во внимание взаимосвязь между нагрузкой и временем, было разработано закрытое теоретическое решение для решения проблемы консолидации композитного фундамента из каменных колонн, используемого для укрепления насыпей скоростных автомагистралей. Основываясь на методе расчета фундамента песчаного дренажного колодца, проблема консолидации композитного фундамента делится на две части, а именно: радиальную консолидацию и вертикальную консолидацию. Основываясь на принципе, согласно которому вертикальная нагрузка, действующая на композитный фундамент, распределяется между каменной колонной и окружающим грунтом, основные уравнения для радиального уплотнения и вертикального уплотнения устанавливаются с использованием многоступенчатой ​​нагрузки для моделирования граничных условий насыпей скоростных автомагистралей. Затем соответствующие решения для стадии загрузки и стадии поддержания нагрузки последовательно выводятся с использованием разделения переменных. Между тем, решение для средней общей степени консолидации всего композитного основания также получается с использованием теоремы Каррильо. Наконец, приведен пример применения, чтобы помочь инженерам-геотехникам лучше применить настоящее решение для прогнозирования процесса консолидации композитного фундамента из каменных колонн, используемого в насыпях скоростных автомагистралей.

Конкурирующие интересы

Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов.

Благодарности

Это исследование поддерживается Национальным фондом естественных наук Китая (гранты №№ 51309207 и 51322807), проектом, финансируемым Китайским фондом постдокторских наук (№ 2013T60759), исследовательскими фондами, предоставленными MOE Engineering Research Center of Rock. — Бурение, раскопки и защита почвы (Грант № 201402) и Фонды фундаментальных исследований для Центральных университетов — План колыбели на 2015 г. (Грант №CUGL150411).

Комбинированное основание

 

Эта программа обеспечивает расчет и расчет прямоугольных фундаментов, поддерживающих две колонны с учетом осевой нагрузки, поперечного сдвига и изгибающего момента. Программа идеальна для фундаментов, поддерживающих раскосные рамы (кратковременный подъем на одном конце), а также для эксцентрически нагруженных фундаментов, которые должны иметь полуравномерные схемы нагрузки на грунт.

 

Каждая колонна может прикладывать постоянные, временные и кратковременные нагрузки к фундаменту, может иметь свои размеры по глубине и ширине и может располагаться на любом расстоянии друг от друга и от концов фундамента.Колонны должны располагаться на осевой линии фундамента вдоль длинной оси.

 

В дополнение к нагрузкам на колонны добавляются вес фундамента и нагрузки на покрывающие породы. Типичная функция позволяет указать номер сейсмической зоны от 0 до 4 дюймов, от 0 до ветровых нагрузок, а от 1 до 4 дюймов используется программой для управления коэффициентом сейсмической нагрузки.

 

Выступы фундамента по обеим сторонам колонн, ширину и толщину фундамента можно легко изменить, чтобы спроектировать фундамент, удовлетворяющий требованиям устойчивости к давлению грунта, сдвигу, изгибу и опрокидыванию.

 

Программа обеспечивает полный анализ и результаты расчета путем объединения всех нагрузок с использованием факторизованных комбинаций нагрузок ACI 9-1, 9-2 и 9-3, включая односторонний сдвиг, двухсторонний сдвиг, эксплуатационное и факторизованное давление грунта, а также изгибающие моменты и укрепление.

 

 

 

Основное использование

•

Допустимое давление на грунт и Кратковременный коэффициент определяют максимально допустимое давление на грунт для статических (DL+LL) и краткосрочных (DL+LL+ST) сочетаний нагрузок.Сейсмическая зона должна быть установлена ​​на 0 дюймов, если кратковременные нагрузки связаны с ветром, и от 1 до 4 дюймов, если сейсмические. Если вы хотите комбинировать динамические нагрузки с кратковременными нагрузками, все краткосрочные расчеты будут использовать DL+LL+ST. (типовой сейсмический расчет использует только DL+ST)

•

Вес бетона и вскрышные породы будут добавлены в качестве постоянных нагрузок во время расчета (вскрышные породы будут применяться к площади над фундаментом, за вычетом указанной площади для размера колонны). Минимум В % будет использоваться как абсолютный минимум при определении требований к армированию.

•

Осевые нагрузки, боковые сдвиги и моменты с постоянными, динамическими и кратковременными компонентами могут быть применены к каждой колонне. Хотя эти нагрузки действуют вдоль осевой линии фундамента, они могут быть положительными или отрицательными, что позволяет проектировать фундаменты, поддерживающие раскосные рамы.

•	Знаки обозначены следующим образом:

•	Положительные осевые нагрузки действуют вниз.

•	Положительные боковые сдвиги действуют вправо, создавая большее давление на грунт

•	с правой стороны фундамента.

•	Положительные моменты действуют по часовой стрелке, создавая большее давление грунта на

•	правую сторону фундамента.

•	Размеры основания могут быть указаны для расстояния слева от столбца №1, справа от столбца №2 и расстояния между столбцами. Они добавляются, чтобы получить общую длину фундамента. Ширина, толщина основания и прозрачное покрытие арматуры завершают указание размеров основания.

•

При расчете программы будут определены фактические эксплуатационные и учитываемые давления грунта, моменты и сдвиги, а также необходимое армирование. Затем вы можете изменить размеры фундамента и армирования, чтобы получить оптимальные конструкции. Все три комбинации факторов нагрузки ACI 9-1, 9-2 и 9-3 оцениваются одновременно.

 

Уникальные возможности

•	Эта программа позволяет легко рассчитать фундамент, выдерживающий две нагрузки, с учетом моментов и боковых сдвигов, а также дает максимальное и минимальное давление грунта, сдвиги в одном и двух направлениях и изгибающие моменты, рассчитанные для обоих концов фундамента.

•	Принимает как статические, так и сейсмические/ветровые нагрузки и оценивает давление грунта для обеих.

•	Размер основания можно легко изменить для оптимизации дизайна.

•	Учитывается вес вскрыши и основания.

•	Кратковременная нагрузка может быть определена как сейсмическая или ветровая.

•	Пользователь может указать, будут ли временные нагрузки действовать кратковременно.

•	Расстояние между колоннами разделено на 250 приращений для расчета максимальных моментов.

 

 

Допущения и ограничения

•	Обе колонны должны лежать на осевой линии фундамента вдоль одной оси.

•	Балка на упругом основании Влияние грунта не учитывается. Этот анализ предполагает, что давление грунта будет линейным под жестким основанием.

 

 

Пример

Ввод данных для этого примера показан на снимках экрана, которые сопровождают следующие разделы «Вкладки ввода данных» и «Вкладки результатов и графики».

 

Вкладки для ввода данных

Этот набор вкладок содержит записи для всех входных данных в этом расчете. Пока вы вводите данные и переключаетесь между этими вкладками, вы можете просматривать желаемую результирующую информацию на вкладках в правой части экрана (расчетные значения, эскизы, диаграммы и т. д.).). Перерасчет выполняется после изменения любых входных данных. После каждого ввода данных вы можете просмотреть результаты на правом наборе вкладок.

 

Вкладка «Общие»

 

 

Допустимое давление на грунт

Введите максимально допустимое опорное давление грунта для статической нагрузки.

 

Оставшееся расстояние

Это расстояние, на которое выступает фундамент с левой стороны фундамента. Он измеряется от центральной линии левой боковой колонны до края фундамента.

 

Между столбцами

Это расстояние между колоннами, измеренное между осевой линией колонны.

 

Расстояние вправо

Это расстояние, на которое фундамент простирается с правой стороны фундамента. Он измеряется от центральной линии правой боковой колонны до края фундамента.

 

Длина основания

Общая длина фундамента, равная расстоянию слева + между колоннами + расстоянию справа.

 

Ширина

Ширина фундамента

 

Толщина

Толщина основания

 

Размеры пьедестала опоры колонны

Эти размеры определяют расстояния, которые будут использоваться для расчета моментов и сдвигов. Край этой области определяет предполагаемый сплошной столб, на который будут действовать моменты. Расстояния d и d/2″ будут добавлены к расположению края для расчета поперечной силы. Вес вскрыши не применяется к этой области.

 

 

 

Вкладка данных проекта

 

Сейсмическая зона

Эта запись используется для управления общим коэффициентом нагрузки ACI. Когда ветровые нагрузки создают кратковременные силы, введите здесь 0 дюймов. Если сейсмические нагрузки создают кратковременные нагрузки, введите здесь от 1 до 4 дюймов, чтобы указать сейсмическую зону UBC. применяются положения UBC о коэффициенте нагрузки

.

 

Включая динамическую нагрузку с краткосрочными нагрузками

Эта запись указывает программе, когда включать временную нагрузку с кратковременными нагрузками. Как правило, анализ ветровой нагрузки включает динамическую нагрузку, в то время как кратковременные нагрузки, вызванные сейсмическими силами, не сочетаются с временными нагрузками.

 

Краткосрочное увеличение

Если допустимо кратковременное повышение давления почвы, введите здесь множитель.

 

ф’к

Допустимое сжимающее напряжение бетона.

 

ФГ

Допустимый предел текучести арматурной стали.

 

Мин.В %

Введите минимальный процент стального армирования, который вы хотите, чтобы программа использовала при определении требуемой площади армирования.

 

Расстояние до осевой линии арматурного стержня

Введите расстояние от верха или низа фундамента до осевой линии армирования. Это значение будет вычтено из толщины фундамента для расчета расстояния d арматуры при определении требуемой глубины и расстояния армирования и сдвига.

 

Бетонный груз

При вводе здесь числа, отличного от нуля, вес основания будет включен в расчет несущей способности грунта.

 

 

Вкладка «Нагрузки»

 

 

Вертикальные нагрузки

Фундамент может поддерживать две колонны, передающие на фундамент осевые, поперечные и моментные нагрузки. Каждая из этих колонн должна располагаться вдоль осевой линии фундамента, но может располагаться в любом месте по длине фундамента. Осевая Каждая осевая нагрузка может иметь постоянные, действующие и кратковременные компоненты.

 

Прикладные моменты

Каждая колонна может прикладывать момент к основанию, состоящему из стационарных, активных и краткосрочных компонентов.Положительные моменты приложат к основанию крутящий момент по часовой стрелке (противоположное типичному направлению для правила правой руки). Положительные моменты увеличат давление грунта на правый конец фундамента.

 

Ножницы прикладные

Каждая колонна может применять боковой сдвиг в верхней части основания, состоящий из постоянных, активных и кратковременных компонентов. Положительные сдвиги приложат силу вправо. Положительные сдвиги будут применяться при вертикальном эксцентриситете, равном толщине основания, и результирующий момент увеличит давление грунта на правом конце основания.

 

Вскрышные породы

Это общая нагрузка, которую можно ввести, чтобы применить дополнительную равномерную поверхностную нагрузку к верхней части всего фундамента. Эта нагрузка также применяется там, где определены размеры колонны, поэтому она будет немного консервативной.

 

 

Вкладка Факторы ACI

На этой вкладке задаются коэффициенты нагрузки, которые будут использоваться программой при расчете факторизованных стационарных, динамических и кратковременных нагрузок, которые будут использоваться в комбинациях внутренних нагрузок для определения Mu и Vu.

 

 

Результаты и графические вкладки

Этот набор вкладок содержит рассчитанные значения, полученные в результате ввода данных на «Вкладках ввода данных». Поскольку при каждом вводе данных выполняется перерасчет, информация на этих вкладках всегда отражает точные и текущие результаты, эскиз проблемы или диаграмму напряжения/прогиба.

 

 

Вкладка «Результаты»

На этой вкладке приведены расчетные основные значения максимального давления грунта, сдвига основания и минимального коэффициента устойчивости основания к опрокидыванию с учетом всех приложенных нагрузок и сочетаний нагрузок.

 

Устойчивость к опрокидыванию

Коэффициент устойчивости основания к опрокидыванию рассчитывается с учетом всех приложенных моментов, сдвигов, вертикальных нагрузок, веса основания и веса грунта как для статического, так и для кратковременного случая.

 

Для этого значения обе стороны фундамента используются в качестве точки отсчета для расчета коэффициента опрокидывания, и отображается меньшее значение, представляющее минимальный коэффициент безопасности. «999» указывает на то, что опора не опрокидывается, или соотношение настолько велико, что не имеет смысла.

 

По требованию

Требуемая площадь стали рассчитывается по:

•	Использование максимального Mu для определения требуемого процентного содержания стали

•	Сравнение требуемого процентного содержания стали с 200/Fy. Если required больше 200/Fy, то используется required. Если требуемый процент меньше 200/Fy, требуемый процент умножается на 1,33, и этот результат сравнивается с 200/Fy и используется меньшее значение.

 

Полученный процент, рассчитанный выше, сравнивается с Минимальным процентом стали, введенным пользователем, и максимальным из этих значений, умноженным на площадь фундамента, чтобы определить требуемую площадь. Если As = 999, требуемая сталь превышает 0,75 * Rho Balanced.

 

 

Результаты / Вкладка «Давление почвы»

 

 

Статическое давление на грунт

Для каждого конца фундамента применяются осевые нагрузки, сдвиги, моменты, вскрышные породы и вес фундамента для расчета статического давления грунта. В этот расчет включены статическая и динамическая нагрузки, без кратковременных нагрузок. Эти значения давления сравниваются с базовым допустимым давлением на грунт.

 

Кратковременное давление на почву

Это похоже на «статический» расчет, за исключением того, что кратковременная нагрузка всегда учитывается, а динамическая нагрузка учитывается, только если для параметра «Комбинировать LL и ST» установлено значение «ДА».

 

Нефакторизованное давление на грунт

Давление грунта на уровне эксплуатации — это результирующее давление грунта ДО применения любых коэффициентов нагрузки ACI, которое используется для определения соответствия допустимому давлению на грунт.Допустимое давление для «статических» условий представляет собой простое повторение допустимого давления грунта, введенного в верхней части программы. Кратковременное допустимое давление равно статическому допустимому давлению, умноженному на «краткосрочный фактор».

 

Давление грунта с учетом фактора ACI

Как для левого, так и для правого конца фундамента уравнения ACI 9-1, 9-2 и 9-3 используются для факторизации различных комбинаций постоянных, временных и кратковременных нагрузок для получения представленных факторизованных давлений грунта. здесь.Эти давления используются для расчета моментов и сдвигов в основании как на каждом конце, так и между опорами.

 

Результаты / Сводная вкладка M & V

 

Моменты

Mu для уравнения ACI Здесь перечислены изгибающие моменты как для статического, так и для кратковременного случая. Оценка изгибающих моментов включает факторизованное давление грунта (и его изменение интенсивности под основанием, даже в случаях, когда эксцентриситет лежит за пределами керна), вес основания и вес покрывающей породы.Когда значения отображаются как отрицательные, это указывает на то, что стальная арматура должна быть размещена в верхней части фундамента.

Максимальный момент между колоннами оценивается путем нахождения максимального момента в 100 точках. При расчете максимального момента учитываются изменения давления грунта, веса основания, веса грунта, приложенных моментов и моментов, вызванных горизонтальными сдвигами, приложенными к колоннам.

Для Mu в колонне № 1 и колонне № 2 моменты индуцируются восходящим давлением грунта, приложенным к консольной части фундамента, нисходящей силой от вскрышных пород и веса фундамента.

 

Односторонние ножницы

Используя максимальные коэффициенты давления грунта, представленные ранее, максимальное одностороннее напряжение сдвига в вертикальной плоскости на расстоянии d от эквивалентной поверхности колонны. Глубина по вертикали, используемая для площади сдвига, равна толщине фундамента минус CL арматурного стержня до грунта. Допустимое одностороннее напряжение сдвига рассчитывается как: 2 * f’c½

 

Двухсторонние ножницы

Максимальное двустороннее напряжение сдвига измеряется в четырех вертикальных плоскостях на расстоянии d/2 от эквивалентной поверхности колонны.Глубина по вертикали, используемая для площади сдвига, равна толщине фундамента минус CL арматурного стержня до грунта. Допустимое напряжение двойного сдвига рассчитывается как: 4 * f’c½

 

 

Результаты / Армирование Вкладка

На этой вкладке приведены сведения о необходимой арматуре для трех важных мест на фундаменте:

Из-за моментов, создаваемых с левой стороны левой колонны из-за направленных вверх нагрузок на грунт в левой проекции фундамента.

Моменты в основании между колоннами из-за восходящего давления грунта.2 * Фи)

 

По требованию

Это площадь стали, требуемая на фут ШИРИНЫ фундамента на месте.

 

 

Вкладка эскиза

На этой вкладке представлен эскиз балки с показанными нагрузками и результирующими значениями. При нажатии кнопки [Печать эскиза] эскиз будет распечатан в большом масштабе на одном листе бумаги.

 

 

Вкладка «Диаграммы»

Отображает диаграмму момента, сдвига и прогиба для балки с приложенными нагрузками и граничными условиями.Обратите внимание на две вкладки….»Графическая диаграмма» и «Таблица данных». На вкладке «Таблица данных» представлен весь внутренний анализ в 1/500-й точке луча.

 

 

Вкладка «Печать»

Эта вкладка позволяет вам управлять тем, какие области расчета следует печатать. Установка флажка будет сигнализировать о том, что информация, описываемая элементом, будет напечатана. Однако, если для определенного выбора нет информации, он не будет напечатан. Таким образом, эти флажки лучше всего описать как «Если эта конкретная область вычислений содержит данные, распечатайте их».

 

 

 

Образец распечатки

 

 

 

URL-адрес справки:  http://www.ec-software.com/help/index.html?combftg.htm

Проектирование комбинированного фундамента – руководство по конструкции

Пример конструкции комбинированного фундамента в соответствии с Еврокодом 

• Фундамент с двумя колоннами
• Квадратная колонна 300 мм рассчитана на временные и постоянные нагрузки 100 кН и 500 кН соответственно
• Квадратная колонна 400 мм имеет динамическую и постоянную нагрузку 200 кН Грузы соответственно
• Расстояние между колоннами 3M
• FCK = 30N / мм2
• FYK = 500n / мм2
• Предполагается Толщина опоры 500 мм
• Дополнительное давление подшипника 200n / мм2
• Предварительно вычислить эффективную глубину 440 мм для исходных расчетов

Расчет требуемой площади основания

Чистое давление на опору   = 200-25*. 500
= 187,5 н / мм2
Сервисная нагрузка = 100 + 500 + 200 + 800
= 1600KN
Требуемая площадь опоры = 1600/187.5
= 8,53 м2
Выбор размеров подножия как 4,3 м х 2 м
(550 мм смещение от 300 мм квадратный столбец А смещение 750 мм от квадратной колонны 400 мм)

Расчет Центра нагрузок

Соблюдайте момент о Центре 300 мм квадратный колонн
x = (200 + 800) * 3 / (100 + 500 + 200 + 800)
= 1 .875 м

Расчет подшипника давления

дизайн нагрузки = (1.35 * 800 + 1.5 * 200) + 1.35 * 500 + 1,5 * 100)
= 2205KN
Давление = 2205 / (4.3 * 2)
= 257n / мм2

Проверка на продавливание

Макс. Сопротивление сдвигу   = 0,5ud[0,6(1-fck/250)](fck/1,5)

На грани колонны 300 мм
                                                    .5)
= 2788KN> (1.35 * 500 + 1.5 * 100 = 825KN)

при 400 мм столбец лица
= 0,5 * 400 * 4 * 440 * 0,6 * (1-30 / 250) * (30/15)
= 3717 кН > (1,35*800+1,5*200 = 1380 кН)
Следовательно, пробивной сдвиг в норме

Максимальный изгиб был рассчитан
Он составил 209 кНм и произошел на расстоянии 1,05 м от квадратной колонны 300 мм

Расчет на изгиб
Продольно-подкрепление

MED = 209KKNM
K = M / [B * (D ^ 2) * FCK]
k = 209 * E6 / [1000 * (440 ^ 2) * 30]
k = 0. 0.5]
Z = 424 мм (z / d = 0,96> 0,95)
Следовательно,
Z = 0,95 * 440
= 418 мм

AS = M / (0,87 * Fyk * z)
AS = 209 * E6 / (0,87 *500*418)
                                    = 1150 мм2

Как мин. = 0,15*b*d/100
                                     = 0.0.5]
Z = 431 мм (z / d = 0,979-095)
Следовательно,
z = 0,95 * 431
= 409,5 мм
AS = M / (0,87 * Fyk * z)
AS = 128,5 * E6 / (0,87*500*409,5)
                                    = 722 мм2

Как мин. = 0,15*b*d/100
                                     = 0.15*1000*440/100
                                     = 660 мм2
Укажите T12 на расстоянии 150 мм

Примечания к выпуску CL Edition v9.1.0 — RAM | Вики STAAD — РАМ | СТАД

SFA теперь поддерживает стандарты проектирования фундаментов для Китая

ГБ 50007-2011 Нормы проектирования фундаментов зданий для следующих типов фундаментов:

1. Изолированные фундаменты с наклонным профилем (также известные как наклонные или конические фундаменты)

2.Изолированные фундаменты со ступенчатым профилем (также известные как ступенчатые фундаменты)

Обе эти функции доступны через Общий режим программы. В режиме Toolkit и в режиме PLANT китайский код в настоящее время недоступен для тех или иных типов фундаментов.

Для обоих этих фундаментов колонна считается симметрично расположенной в центре фундамента. Другими словами, пьедесталы/колонны, расположенные эксцентрично по отношению к центру фундамента, в этой версии не поддерживаются.

 В целом расчет и проектирование этих фундаментов следуют принципам, описанным в справочном руководстве SFA для этих фундаментов. Основные моменты процедуры:

Создайте данные фундамента одним из следующих способов.

Метод 1

1. Начать новый проект в SFA
2. Создайте одно или несколько изолированных заданий на фундамент в соответствии с китайским кодом
.
3. Введите данные геометрии фундамента, данные о грунте, нагрузки, вручную укажите или создайте комбинации нагрузок, расчетные параметры бетона и стали и т. д.

Метод 2

1. Экспорт реакций поддержки и данных столбцов из STAAD.Pro в SFA
2. Создайте одно или несколько изолированных заданий на фундамент в соответствии с китайским кодом
.
3. Предоставьте остальные данные, как описано в шаге 3 метода 1.

Метод 3

1. Начать новый проект в SFA
2. Импорт данных столбца и поддержки — размеры столбца, реакции поддержки и т. д.из

                 i. STAAD.Pro модель

        или

                 ii. файл ISM, который был экспортирован из любого программного обеспечения, выполняющего анализ надстройки

3. Создание одного или нескольких изолированных заданий по установке фундамента в соответствии с китайским кодом
4. Предоставьте остальные данные, как описано в шаге 3 метода 1.

  Метод 4

1. Начать новый проект в SFA
2. Импорт данных из электронной таблицы
3. Создайте одно или несколько изолированных заданий на фундамент в соответствии с китайским кодом
.
4. Укажите остальные данные, как описано в шаге 3 метода 1.

Система осей

SFA использует следующую систему осей для распознавания направлений нагрузок и моментов.

X и Z — горизонтальная ось, Y — вертикальная ось.

FX, FY и FZ — силы, действующие по глобальным осям X, Y и Z соответственно, передаваемые в фундамент от опор для колонн.

MX, MY и MZ — моменты, действующие по глобальным осям X, Y и Z соответственно, передаваемые в фундамент от опор для колонн.

Обратите внимание, что в случае данных, импортированных из модели STAAD.Pro или файла ISM, эти силы и моменты будут иметь знак, противоположный реакциям в модели STAAD. pro или файле ISM. Например, если в модели STAAD.Pro реакция FY = +47,5 кН, то нагрузка на фундамент составит -47,5 кН.

Таким образом, соглашение о знаках для этих терминов такое же, как и для СОВМЕСТНЫХ НАГРУЗОК в STAAD.Pro.

Для данных, полученных из модели расчета надстройки, в которой используется система «Z UP», данные преобразуются в систему координат SFA до того, как данные будут отображаться на экранах SFA.

Подставки

На практике пьедесталы обычно присутствуют в случае фундаментов, поддерживающих стальные колонны. Пьедестал представляет собой бетонный блок, который поддерживает опорную плиту под колонной и, следовательно, имеет несколько большие размеры в плане, чем опорная плита.

При наличии пьедестала инженер может указать эту информацию на вкладке «Пьедестал и анкерный болт» на странице «План фундамента», как показано на следующем рисунке.Обратите внимание, что указывать данные анкерных болтов не требуется, и в настоящее время программа не может использовать эту информацию.

Если выбран вариант «Да», предполагается, что силы от колонны действуют на вершину пьедестала. Эта точка обычно считается опорой для надстройки. Таким образом, предполагается, что опорные реакции для расчета надстройки, которые алгебраически противоположны нагрузкам, передаваемым на фундамент от колонн, действуют в верхней части цоколя.

 

При наличии боковых сил FX и FZ, действующих на вершину опоры из-за ветровой нагрузки, сейсмической нагрузки или по другим причинам, предполагается, что эти силы создают дополнительные моменты в основании основания следующим образом:

MX у основания фундамента = MX у основания колонны (от реакции колонны) + FZ * Рычаг

MZ у основания фундамента = MZ у основания колонны (от реакции колонны) – FX * Рычаг рычага

, где плечо рычага = высота пьедестала плюс общая толщина фундамента

Если инженер выбирает «Нет» для пьедестала, предполагается, что силы от колонны действуют на верхнюю часть фундамента. Другими словами, при отсутствии пьедестала верхняя часть фундамента считается точкой, где опора указана для модели надстройки.

Верх основания с указанием высоты грунта

Для конических фундаментов одним из входных условий, которые должен предоставить инженер, является Глубина грунта над фундаментом . Высота грунта, используемая в расчетах, определяется программой исходя из этого члена следующим образом.

Для расчета необходимо знать, какая часть фундамента считается базовой позицией.

Если для термина Тип глубины установлено значение Фиксированная вершина, базовой линией является верхняя часть фундамента.

Если установлено значение «Фиксированное дно», базовой линией является нижняя часть фундамента.

Соответственно рассчитывается высота почвы, как показано на следующем рисунке.

Для ступенчатых фундаментов используется термин «Глубина заделки фундамента».

Имеет то же значение, что и «Глубина грунта над фундаментом», описанная для конического фундамента. Те же самые правила, описанные выше, используются для определения высоты грунта для ступенчатого фундамента.

Проектирование фундамента

Для проектирования фундамента используйте один из следующих типов:

Если выбран параметр «Установить размер», задайте размеры фундамента (длину, ширину, толщину в нижней части откоса и наверху откоса для конических фундаментов, толщину различных ступеней для ступенчатых фундаментов и т. д.) на странице геометрии фундамента, которая указывает программе проверить соответствие фундамента этим размерам.

Поручить программе Рассчитать фундамент размеры (исходные значения длины, ширины, толщины по верху и низу откоса для изолированных фундаментов и т.д.), необходимые для обеспечения безопасности фундамента.

Если используется набор размеров , предоставленные размеры используются для проверки безопасности фундамента в соответствии с приведенными ниже подробностями.Если используется Calculate Dimension , программа итеративно находит размер фундамента (используя приращение размера в плане, указанное на странице Footing Geometry ), который удовлетворяет проверкам, описанным ниже.

Программа выполняет следующие проверки:

Базовые давления сначала рассчитываются с использованием жесткого фундамента. В справочном руководстве раздел под названием Расчет размеров изолированных фундаментов содержит подробные сведения о подходе, используемом для таких фундаментов.Аналогичный подход используется и для комбинированных фундаментов. Процедура, используемая программой для расчета давления грунта на осевую нагрузку + двухосный изгиб, учитывает возможность частичного подъема (частичной потери контакта).

Для любого случая рабочей нагрузки фундамент считается безопасным, если выполняются все следующие условия.

• Максимальное угловое давление не превышает допустимого давления грунта для данного случая нагрузки. См. тему Расчет полной несущей способности для различных вариантов нагрузки для получения подробной информации о расчете допустимого давления грунта для вариантов рабочей нагрузки.
• Площадь контакта для этого загружения не ниже минимума, необходимого для условий рабочей нагрузки.
• Коэффициент запаса прочности при скольжении больше требуемого минимума.
• Коэффициент запаса прочности при опрокидывании превышает минимально требуемый.
• Если вертикальная нагрузка на фундамент от верхней колонны вызывает подъем, то фундамент должен быть достаточно большим, чтобы его собственный вес и вес грунта над фундаментом (если есть) вместе превышали подъемную силу.

Для любого варианта прочностной (предельной) нагрузки основание считается безопасным, если выполняются следующие условия.

• Максимальное угловое давление не превышает допустимого давления грунта для данного случая нагрузки. Подробную информацию об определении допустимого давления грунта для прочностных вариантов нагрузки см. в разделе Расчет полной несущей способности для различных вариантов нагрузки.
• Площадь контакта для этого загружения не ниже минимума, необходимого для прочностных (предельных) условий нагрузки.
• Если вертикальная нагрузка на фундамент от верхней колонны вызывает подъем, то фундамент должен быть достаточно большим, чтобы его собственный вес и вес грунта над фундаментом (если есть) вместе превышали подъемную силу. Пользователи должны применять соответствующие коэффициенты нагрузки для стационарной нагрузки в таблице коэффициентов безопасности .

Если какое-либо из вышеперечисленных условий нарушено, фундамент считается разрушенным. Для Calculate Dimension программа будет выполнять итерации до тех пор, пока не найдет размер (размеры в плане), который удовлетворяет этим проверкам, при условии, что требуемые размеры не превышают максимально допустимые, установленные пользователем на странице Footing Geometry .

Описанные выше шаги называются анализом.

В случае успешного анализа:

При расчете размера наибольший размер фундамента, полученный в результате проверок, описанных выше, из всех вариантов рабочей и предельной нагрузки считается определяющим размером основания, а соответствующий вариант нагрузки считается определяющим вариантом нагрузки.

Затем программа переходит к выполнению конкретного проекта. Выполненные расчеты должны определить, достаточна ли предоставленная глубина (если используется Set Dimension) или найти требуемую глубину (если используется Calculate Dimension), чтобы противостоять следующему:

• Односторонний сдвиг в основании в обоих направлениях в соответствии с разделом по разделу 8.2.9 ГБ50007-2011. Эта проверка выполняется на лицевой стороне колонны.

• Двусторонний сдвиг (также известный как пробивной сдвиг) в фундаменте в соответствии с разделом 2.8 GB50007-2011. Эта проверка включает в себя определение того, находится ли область перфорации внутри или снаружи фундамента. Проверка выполняется на расстоянии 1,0xdeff от лица колонны, где deff — эффективная глубина.

• Конструкция на изгиб в обоих направлениях согласно разделу 8.2.11 GB50007-2011.Во время этой проверки вычисляется площадь стали, необходимая в обоих направлениях.

• Размер стержня и расстояние между ними, которые обеспечивают изгибающую способность сопротивляться изгибающим моментам.

  Отчет о расчетах

При успешном расчете отображается расчетный лист, содержащий сведения об упомянутых выше проверках и определяющий вариант нагрузки для каждой проверки. Для неудачного проекта причину сбоя необходимо интерпретировать, прочитав сообщения, отображаемые на панели вывода , , которая находится под областью рисования.

Отчет можно получить на китайском или английском языках. Этот выбор доступен в диалоговом окне «Настройка отчета».

Чертежи

Также изготавливаются чертежи плана и схемы фундамента.

Модификация параметров, используемых в приращении длины и ширины для определения размеров фундамента

В предыдущих версиях SFA для изолированных фундаментов на странице «Геометрия фундамента» было два параметра, известных как

.

• Приращение размера плана
• Отношение длины к ширине

, как показано на этом рисунке.

Теперь он заменен двумя следующими опциями

• Увеличение размера по глобальной оси X
• Увеличение размера по глобальной оси Z

, которые представляют собой величину, на которую должны увеличиваться размеры фундамента по осям X или Z для каждой итерации (Dim означает Dimension).

В результате этого изменения два из доступных вариантов, ранее называвшихся

(если тип конструкции был установлен на «Вычислить размер») больше не доступны.Фиксированную ширину можно имитировать, установив для параметра «Приращение размера вдоль глобальной оси Z» значение 0,0, а фиксированную длину можно смоделировать, установив для параметра «Приращение размера вдоль глобальной оси X» значение 0,0. Но обратите внимание, что оба значения не могут быть равны 0,0 одновременно, если выбран тип проекта «Вычислить размер».

 

Другие усовершенствования

1. Дефекты, о которых сообщалось при проектировании опор в соответствии с кодом ACI для изолированных фундаментов, были устранены. Однако в результате этого изменения теперь на выходе предоставляется лишь ограниченное количество деталей.Полный объем деталей расчетов, доступный в прошлых версиях, будет восстановлен в будущей версии.
2. Конструкция изолированных фундаментов в соответствии с нормами США была усовершенствована, чтобы сократить время, необходимое для расчета подходящего размера фундамента. Это улучшение должно быть наиболее заметным в работах, где несколько опор рассчитаны на несколько рабочих и предельных нагрузок.
3. Исправлены некоторые ошибки в сейсмическом расчете фундаментов судов по индийским нормам.
4. Исправлены некоторые ошибки в расчете и проектировании фундаментов резервуаров.
5. Типовой эскиз, показывающий расположение свай, отныне включается в расчетную ведомость для работ, в которых расположение свай рассчитывается до проектирования сваи.
7. Для файлов SFA, которые были созданы с использованием предыдущих версий, инженеру придется заново сгенерировать расположение свай и повторно запустить анализ, если он/она хочет, чтобы эскиз появился в листе расчета.
8. Для матового фундамента на сваях в более ранних версиях программы не удалось создать сетку в ситуациях, когда свайные пружины определялись за границей области мата. Сейчас это исправлено.
9. Исправлена ​​ошибка, из-за которой бета-угол колонны игнорировался при запуске проектирования фундамента из STAAD.Pro. Для углов бета, не кратных 90 градусам, столбцу присваивается размер, равный сторонам наименьшего ограничивающего прямоугольника, стороны которого параллельны глобальным осям X и Z.
10. Исправлена ​​ошибка, приводившая к ошибочной загрузке знаков, когда они были получены из реакций поддержки, импортированных из файла ISM.