Нагрузка на грунт от фундамента: Нагрузка на грунт. Определяем несущую способность разных грунтов.

Нагрузка на грунт. Определяем несущую способность разных грунтов.

Карта сайта

Показатель несущей способности видов грунта показывает собой характеристику, для правильного выполнения строительства. Она характеризует собой нагрузку, которую может выдержать грунт на единицу площади. Она измеряется в т/м² или кг/см².

В таблице показаны показатели несущей способности, кг/см².


* Таблица адаптирована с упрощением из СНиП 2.02.01-83. Приложение №3.

При увеличении влажности почвы, несущая способность грунта уменьшается в значительной степени. Наиболее устойчивые к влажности в этом отношении являются пески, однако стоит учитывать, что это выполняется только на крупных и среднекрупных песках.

Максимальная нагрузка на грунт может определяться не только геологами, но и вами самостоятельно. При самостоятельном исследовании есть возможность определить виды грунта и самостоятельно. Для этого можно воспользоваться буром или лопатой и выкопать яму в глубину порядка двух метров, что будет соответствовать условиях Подмосковья ниже глубины промерзания и этого достаточно.

Если выполнять эти работы летом, то сразу можно определить есть вода или нет на этом уровне, это весьма важно.

Рассматривая грунт можно визуально определить наличие песка, глины и их примесей. От этого зависит несущая способность, поэтому этот момент очень важен.

Почвы как супеси имеют в своем составе немного больше глины, однако ее количество не превышает 10 процентов от объема. При высыхании она крошится, однако обладает достаточной вязкостью, чтобы из нее можно было слепить шарик.

Суглинки имеют больший процент, который составляет примерно 10-30 процентов от объема. Вследствие чего этот грунт более пластичен, слепленный из такого состава шарик обладает пластичностью, но все же трескается по краям, если его сплющить.

Глина самая пластичная, слепленный из нее шар и раздавленный, не трескается по краям.

Плотность грунта постоянно меняется и не постоянен в зависимости от глубины залегания.

Глубоко залегаемый слой считается довольно плотным и нагрузка на грунт, которую он может выдержать довольно высока, это связано с тем, что поверхностные слои (плодородный слой и т.д.) давят с довольно существенной силой вниз.

Если извлечь грунт при бурении, то на поверхности плотность его теряется и он становиться рыхлым, поэтому плотность необходимо замерять непосредственно на той глубине, на которой планируется возводить фундамент. Можно взять, расчет небольшие допущения и рассчитывая, несущую способность, принять, что на глубине 0,8 и ниже плотный грунт, на результате расчета это принципиально не отразится.

Хочется заметить, что те, кто не проводят анализ грунта, хотя бы на глаз, весьма рискуют, это приводит к существенным ошибкам в строительстве, которые могут открыться только в период эксплуатации здания.

Для дачного строительства в расчетах можно применить более приблизительные, данные. Как правило, несущую нагрузку на грунт считают равной 2 кг/см².

Вернуться на Главную страницу.

Расчет нагрузки на фундамент — Самая лучшая система расчета нагрузки

Расчет нагрузки на фундамент необходим для правильного выбора его геометрических размеров и площади подошвы фундамента. В конечном итоге, от правильного расчета фундамента зависит прочность и долговечность всего здания. Расчет сводится к определению нагрузки на квадратный метр грунта и сравнению его с допустимыми значениями.

Для расчета необходимо знать:

  • Регион, в котором строится здание;
  • Тип почвы и глубину залегания грунтовых вод;
  • Материал, из которого будут выполнены конструктивные элементы здания;
  • Планировку здания, этажность, тип кровли.

Исходя из требуемых данных, расчет фундамента или его окончательная проверка производится после проектирования строения.

Попробуем рассчитать нагрузку на фундамент для одноэтажного дома, выполненного из полнотелого кирпича сплошной кладки, с толщиной стен 40 см. Габариты дома – 10х8 метров. Перекрытие подвального помещения – железобетонные плиты, перекрытие 1 этажа – деревянное по стальным балкам. Крыша двускатная, покрытая металлочерепицей, с уклоном 25 градусов. Регион – Подмосковье, тип грунта – влажные суглинки с коэффициентом пористости 0,5. Фундамент выполняется из мелкозернистого бетона, толщина стенки фундамента для расчета равна толщине стены.

Определение глубины заложения фундамента

Глубина заложения зависит от глубины промерзания и типа грунта. В таблице приведены справочные величины глубины промерзания грунта в различных регионах.

Таблица 1 – Справочные данные о глубине промерзания грунта

Справочная таблица для определения глубины заложения фундамента по регионам

Глубина заложения фундамента в общем случае должна быть больше глубины промерзания, но есть исключения, обусловленные типом грунта, они указаны в таблице 2.

Таблица 2 – Зависимость глубины заложения фундамента от типа грунта

Зависимость глубины заложения фундамента от типа грунта

Глубина заложения фундамента необходима для последующего расчета нагрузки на почву и определения его размеров.

Определяем глубину промерзания грунта по таблице 1. Для Москвы она составляет 140 см. По таблице 2 находим тип почвы – суглинки. Глубина заложения должна быть не менее расчетной глубины промерзания. Исходя из этого глубина заложения фундамента для дома выбирается 1,4 метра.

Расчет нагрузки кровли

Нагрузка кровли распределяется между теми сторонами фундамента, на которые через стены опирается стропильная система. Для обычной двускатной крыши это обычно две противоположные стороны фундамента, для четырехскатной – все четыре стороны. Распределенная нагрузка кровли определяется по площади проекции крыши, отнесенной к площади нагруженных сторон фундамента, и умноженной на удельный вес материала.

Таблица 3 – Удельный вес разных видов кровли

Справочная таблица – Удельный вес разных видов кровли

  1. Определяем площадь проекции кровли. Габариты дома – 10х8 метров, площадь проекции двускатной крыши равна площади дома: 10·8=80 м2.
  2. Длина фундамента равна сумме двух длинных его сторон, так как двускатная крыша опирается на две длинные противоположные стороны. Поэтому длину нагруженного фундамента определяем как 10·2=20 м.
  3. Площадь нагруженного кровлей фундамента толщиной 0,4 м: 20·0,4=8 м2.
  4. Тип покрытия – металлочерепица, угол уклона – 25 градусов, значит расчетная нагрузка по таблице 3 равна 30 кг/м2
    .
  5. Нагрузка кровли на фундамент равна 80/8·30 = 300 кг/м2.

Расчет снеговой нагрузки

Снеговая нагрузка передается на фундамент через кровлю и стены, поэтому нагружены оказываются те же стороны фундамента, что и при расчете крыши. Вычисляется площадь снежного покрова, равная площади крыши. Полученное значение делят на площадь нагруженных сторон фундамента и умножают на удельную снеговую нагрузку, определенную по карте.

Таблица – расчет снеговой нагрузки на фундамент

  1. Длина ската для крыши с уклоном в 25 градусов равна (8/2)/cos25° = 4,4 м.
  2. Площадь крыши равна длине конька умноженной на длину ската (4,4·10)·2=88 м2.
  3. Снеговая нагрузка для Подмосковья по карте равна 126 кг/м2. Умножаем ее на площадь крыши и делим на площадь нагруженной части фундамента 88·126/8=1386 кг/м2.

Расчет нагрузки перекрытий

Перекрытия, как и крыша, опираются обычно на две противоположные стороны фундамента, поэтому расчет ведется с учетом площади этих сторон. Площадь перекрытий равна площади здания. Для расчета нагрузки перекрытий нужно учитывать количество этажей и перекрытие подвала, то есть пол первого этажа.

Площадь каждого перекрытия умножают на удельный вес материала из таблицы 4 и делят на площадь нагруженной части фундамента.

Таблица 4 – Удельный вес перекрытий

Таблица расчет веса перекрытий и их нагрузка на фундамент

  1. Площадь перекрытий равна площади дома – 80 м2. В доме два перекрытия: одно из железобетона и одно – деревянное по стальным балкам.
  2. Умножаем площадь железобетонного перекрытия на удельный вес из таблицы 4: 80·500=40000 кг.
  3. Умножаем площадь деревянного перекрытия на удельный вес из таблицы 4: 80·200=16000 кг.
  4. Суммируем их и находим нагрузку на 1 м
    2
    нагружаемой части фундамента: (40000+16000)/8=7000 кг/м2.

Расчет нагрузки стен

Нагрузка стен определяется как объем стен, умноженный на удельный вес из таблицы 5, полученный результат делят на длину всех сторон фундамента, умноженную на его толщину.

Таблица 5 – Удельный вес материалов стен

Таблица – Удельный вес стен

  1. Площадь стен равна высоте здания, умноженной на периметр дома: 3·(10·2+8·2)=108 м2.
  2. Объем стен – это площадь, умноженная на толщину, он равен 108·0,4=43,2 м3.
  3. Находим вес стен, умножив объем на удельный вес материала из таблицы 5:   43,2·1800=77760 кг.
  4. Площадь всех сторон фундамента равна периметру, умноженному на толщину: (10·2+8·2)·0,4=14,4 м2.
  5. Удельная нагрузка стен на фундамент равна 77760/14,4=5400 кг.

Предварительный расчет нагрузки фундамента на грунт

Нагрузку фундамента на грунт расчитывают как произведение объема фундамента на удельную плотность материала, из которого он выполнен, разделенное на 1 м2 площади его основания. Объем можно найти как произведение глубины заложения на толщину фундамента. Толщину фундамента принимают при предварительном расчете равной толщине стен.

Таблица 6 – Удельная плотность материалов фундамента

Таблица – удельная плотность материало для грунта

  1. Площадь фундамента – 14,4 м2, глубина заложения – 1,4 м. Объем фундамента равен 14,4·1,4=20,2 м3.
  2. Масса фундамента из мелкозернистого бетона равна: 20,2·1800=36360 кг.
  3. Нагрузка на грунт: 36360/14,4=2525 кг/м2.

Расчет общей нагрузки на 1 м

2 грунта

Результаты предыдущих расчетов суммируются, при этом вычисляется максимальная нагрузка на фундамент, которая будет больше для тех его сторон, на которые опирается крыша.

Условное расчетное сопротивление грунта R0 определяют по таблицам  СНиП 2.02.01—83 «Основания зданий и сооружений».

  1. Суммируем вес крыши, снеговую нагрузку, вес перекрытий и стен, а также фундамента на грунт: 300+1386+7000+5400+2525=16 611 кг/м2=17 т/м2.
  2. Определяем условное расчетное сопротивление грунта по таблицам СНиП 2.02.01—83. Для влажных суглинков с коэффициентом пористости 0,5 R0 составляет 2,5 кг/см2, или 25 т/м2.

Из расчета видно, что нагрузка на грунт находится в пределах допустимой.

Расчет нагрузки на фундамент и грунт

При проектировании фундаментов для любых типов зданий учитываются все влияющие на правильную их работу условия. Принимают во внимание инженерно-геологические особенности участка строительства, конструкцию здания, влияние окружающей среды. Основная задача – обеспечить прочность и пригодность готового фундамента к длительной эксплуатации. Неправильный расчет становится причиной осадок, разрушения и появления трещин на фундаменте и самом здании. Рассмотрим подробнее как рассчитать нагрузку на фундамент, и что учитывают при расчете.

Принципы расчета фундаментов и типы нагрузок

Расчет фундамента включает в себя выбор типа и геометрических характеристик в зависимости от всех влияющих на работу конструкции факторов. Также определяют несущую способность грунта в привязке к весу дома. В первую очередь важно провести расчет нагрузки на фундамент. Она зависит от веса дома и некоторых других воздействий.

В общем, все воздействия на фундамент классифицируются по времени действия на:

  • постоянные;
  • временные.

Временные также разделяют на кратковременные, длительные и особые.

К постоянным относят собственный вес строительных конструкций, давление грунтовых масс на фундамент. Эти воздействия начинаются непосредственно с начала строительства и продолжаются весь срок эксплуатации строения.

Временные нагрузки воздействуют в некоторые периоды при возведении или эксплуатации здания. К ним относят:

  • длительные – вес оборудования, мебели, материалов;
  • кратковременные – транспортные нагрузки, снег, ветер.

При расчете все воздействия суммируются и распределяются на общую длину фундамента или количество свай.

Постоянные нагрузки

Постоянные нагрузки от конструкций рассчитывают с использованием таблиц, каталогов и паспортных данных в которых указывается масса или плотность конкретного элемента. В таблице рассмотрим плотности часто используемых строительных материалов.

Название материала Плотность, кг/м3
Кладка из кирпича: полнотелого 1800
Силикатного 1900
Пустотелого 1300–1400
Бетоны: тяжелый 2200–2500
Ячеистый 400–1200
Асфальтобетон 2000–2200
Железобетон: на тяжелом бетоне 2500
Керамзитобетон 1600–1800
Шлакобетон 900–1200
Теплоизоляторы: Керамзит 500–900
Вата минеральная 200
Пенопласт 15–100
Плиты из минеральной ваты 300–500

 

Некоторые материалы рассчитывают исходя из их площади, а не плотности.

Название материала Масса 1 м2
Плиты перекрытия ж/б: Ребристые длиной 6 м 170
Ребристые длиной 12 м 220
Пустотные 250
Кровельные и изоляционные материалы: Черепица 50
Рубероид 1,7
Асбестоцементные листы усиленного профиля 22
Покрытия пола: Ковры 6,0
Паркет штучный 10
ДСП 16 мм 4,8
Линолеум 3 мм 4

 

К примеру, 1 м2 кирпичной стены из полнотелого кирпича толщиной 380 мм обшитой пенопластом ПСБ-25 толщиной 10 см будет обладать таким весом: 0,38×1800 + 0,1×25 = 304+2,5=303,5 кг. Зная это значение высчитывают вес всех стен и перегородок в здании. Также собирают нагрузку от собственного веса перекрытий и крыши.

К постоянным нагрузкам также относят и собственный вес самого фундамента. Его рассчитывают исходя из материала строительства и геометрических размеров. Ширина фундамента выбирается исходя из толщины стен, но не менее 300 мм. Высота (глубина заложения) в большинстве случаев зависит от глубины промерзания. Для Московской области, к примеру, она составляет около 1,8 м. То есть, с учетом просвета над грунтом, это около 2 м. Если проектируется ленточный фундамент шириной 400 мм и высотой 2 м из бетонных блоков, то вес 1 м будет составлять 0,4× 2×2500=2000 кг. Если общая длина фундамента 50 м, то он создает общую нагрузку на грунт в 100 000 кг.

Обязательно используют коэффициенты надежности, которые составляют:

  • для металлоконструкций – 1,05;
  • бетонных материалов плотностью выше 1600 кг/м3, деревянных, армокаменных, каменных и железобетонных конструкций – 1,1;
  • бетонных плотностью меньше или равной 1600 кг/м3, выравнивающих слоев, засыпок, стяжек, отделочных слоев, выполненных на заводе – 1,2;
  • то же самое, но выполненных на строительной площадке – 1,3.

С учетом этого коэффициента фундамент, запроектированный выше, будет обладать общим весом в 100 000 × 1,1 = 110 000 кг.

Временные нагрузки

О снеге, который также относится к временным нагрузкам поговорим ниже отдельно. Другие временные воздействия на фундамент необходимо учитывать при проектировании. Их значения берутся из нормативных документов. Нет необходимости высчитывать вес каждого предмета мебели и распределять его по площади. Для жилых зданий в среднем можно принимать 150 кг/м2 равномерно распределенной нагрузки. Для чердаков принимают 70 кг/м2. Также учитывают коэффициенты надежности равный 1,3. То есть для дома в 150 м2 с чердаком в 20 м2 общее значение составляет 26000·1,3 = 33800 кг

Снеговые нагрузки

Снежный покров, который собирается на кровле в холодный период года, необходимо учитывать при расчете нагрузки на грунт. Количество снега в регионах отличается. Для проектирования используют нормативные значения веса снегового покрова, взятые из строительных правил. В СНиП территория разделена на снеговые районы и указана нормативная нагрузка в них:

  • I – 80 кг/м2;
  • II – 120 кг/м2;
  • III – 180 кг/м2;
  • IV – 240 кг/м2;
  • V – 320 кг/м2;
  • VI – 400 кг/м2;
  • VII – 480 кг/м2;
  • VIII – 560 кг/м2.

Расположение районов лучше смотреть на карте в нормативных документах. В общем, для европейской части южные регионы относят к I–II району (громе горной части, которая принадлежит VIII району), центральные области (в том числе Москва и Санкт-Петербург) к III, Тверь, Нижний Новгород, Казань к IV, север к V снеговому району.

Кроме этого учитывают и конструкцию крыши, ее уклон. Для этого применяют коэффициент перехода μ (мю). Он составляет:

  • при уклоне до 30° μ=1;
  • 30–60° μ=0,7:
  • круче 60° – μ=0.

Имея все значения – площадь крыши, нормативные значения веса снежного покрова, уклон – высчитывают максимальную нагрузку на фундамент от снега: S=Sнорм · μ. При площади крыши 30 м2 с уклоном 30° в Москве общее значение будет: S=180×1×30 = 5400 кг.

Распределение веса на грунт

После сбора всех нагрузок от здания их необходимо суммировать для определения общего веса строения. Это лучше делать в табличном виде, отдельно записав вес покрытия, перекрытий, временных нагрузок, нагрузку от снега и стен. При проектировании дома важно добиться более равномерного распределения нагрузку на фундамент, иначе возможны просадки грунта.

Каждый грунт способен принять определенное воздействие. Оно зависит от его механических характеристик и состава. В среднем, приблизительный расчет ведут исходя из значения 2 кг/см2. Например рассмотрим такую ситуацию: общий вес дома с фундаментом – 150 000 кг. Фундамент ленточный длиной 40 м и шириной 40 см. Площадь опоры — 40×4000= 160000 см2. То есть нагрузка на грунт составит 150 000/160 000 = 0,94 кг/см2. Фундамент полностью удовлетворяет требованиям. Даже, при необходимости, возможно уменьшить его ширину до 30 см.

Распределение нагрузки на столбчатый фундамент проводится таким же образом. Этот же дом, весом 150 000 кг на 16 столбах сечением 40×40 см создаст нагрузку в 150 000/25600=5,9 кг/см2, что недопустимо. Требуется изменение типа фундамента, увеличение количества столбов или замена материалов на более легкие.

Конечно, есть и слабые грунты, несущая способность которых меньше средней. Это нужно учитывать и не пренебрегать инженерно-геологическими изысканиями на строительном участке.

Нагрузка на свайный фундамент рассчитывается исходя из количества свай. Каждый стержень в определенных условиях способен воспринять определенную нагрузку и передать ее грунту. Ее значения определяются типом свай и видом грунта. Висячие сваи передают нагрузку боковыми поверхностями с использованием силы трения. Стоячие – опираются на скальные породы, и способны воспринимать большие нагрузки. При покупке готовых свай у производителя обязательно узнают их несущую способность.

Определение допустимой несущей способности грунта проводят и лабораторными испытаниями во время инженерно-геологических изысканий.

Расчет нагрузки на фундамент. Расчет подошвы фундамента

Из статьи «Грунты в основании фундаментов» известно, что фундамент дома может опираться на грунт с разной несущей способностью.

Несущая способность грунта — это сила давления от веса здания, которую выдерживает грунт длительное время при допустимой деформации.

Несущая способность грунта характеризуется величиной расчетного сопротивления грунта — R, т/м2.

Ширина подошвы фундамента — размер в.
Толщина противопучинистой песчаной подушки — размер t.

Цель расчета – подобрать ширину подошвы фундамента (в) и толщину песчаной подушки между грунтом и фундаментом (t)  так, чтобы удельное давление от веса здания было меньше расчетного сопротивления грунта.

Расчет ведем в следующей последовательности:

  1. Выбираем размеры фундамента исходя из конструктивных соображений. 
  2. Определяем вес здания, приходящийся на один погонный метр длины стены. 
  3. По характеристикам грунта в основании фундамента определяем R – расчетное сопротивление грунта. 
  4. Расчитываем необходимую ширину подошвы фундамента на один погонный метр длины (площадь фундамента под 1 погонным метром стены). 
  5. Корректируем размеры фундамента по результатам расчета. 
  6. Определяем толщину песчаной подушки между грунтом и подошвой фундамента.

Для выполнения расчета удобно использовать программу – калькулятор (книга Excel), которую можно скачать по ссылке «Калькулятор – расчет фундамента». Со скачанным файлом калькулятора удобно работать в онлайн редакторе «Google Таблицы».

Скриншот страницы Excel — калькулятора расчета нагрузки на фундамент от веса здания.

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

Данные берем из чертежей проекта. Для наглядности руководствуемся конструктивной схемой здания.

Затем заполняем столбцы «Удельная нагрузка конструкций». Нагрузки определяем из таблиц на листе «Справочник». При заполнении исходных данных важно отличать вертикальные конструкции стен (нагрузка — т/м3) от горизонтальных (нагрузка – т/м2). Величина нагрузок конструктивных элементов здания принимается укрупненными блоками. Не учитывается вес отделки, оконные и дверные проемы не исключаются из расчета и т.п.

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

В разделе «2.  Расчет ширины подошвы фундамента» вводятся исходные данные по грунту и песчаной подушке.

Расчетное сопротивление грунта определяется по таблицам на листе «Справочник». Для мелкозаглубленных фундаментов используется таблица «Расчетное сопротивление грунта R на глубине заложения фундамента 0,3 м.» Программа выдает результат расчета – ширину подошвы фундамента по каждой оси.

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

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

Следующая статья:

Глубина промерзания грунта на карте.

Предыдущая статья:

Выбор фундамента устойчивого к морозному пучению грунта

Выбери тип фундамента для своего дома

Прочитайте статью
Выбор фундамента для частного дома на пучинистом грунте

Какой фундамент выбрали Вы? Голосуйте!
Узнайте, что выбрали другие.


Фундамент для дома на пучинистых грунтах?

Еще статьи на эту тему

Расчёт нагрузки на фундамент


В данной статье мы рассмотрим особенности расчета нагрузки на фундамент дома. Вы узнаете, зачем необходимо осуществлять данные расчеты и как сделать их самостоятельно. Будет детально изучена технология определения несущей способности грунта, вычисления массы здания и силы снеговых и ветровых воздействий, а также продемонстрирована последовательность таких расчетов на практике.
Нагрузка на фундамент — это допустимые цифровые значения, обозначающие несущую способность. Проведение точных расчётов сопряжено с выполнением геологических исследований и определением степени рыхлости грунта и насыщения его влагой.

Зачем проводятся расчёты нагрузки на фундамент

Расчет нагрузки, которую будет переносить фундамент в процессе эксплуатации, является ключевым этапом проектирования любого основания. Исходя из данных расчетов определяются необходимые несущие характеристики будущего фундамента, его типоразмер и опорная площадь.

Определяемые нагрузки веса здания, снегового и ветрового воздействия, а также эксплуатационного давления, также сопоставляются с несущей способностью грунта на строительной площадке, поскольку несущая способность почвы, в некоторых случаях, может быть меньшей, чем несущие свойства самого фундамента.


Рис: Возможный результат неправильного расчета нагрузок на фундамент дома
Ответственное отношение к проведению данных расчетов гарантирует, что фундамент под конкретное здание будет подобран правильно. В противном случае, вы рискуете построить дом на слишком слабом фундаменте, что приведет к его разрушению и деформации, либо обустроить фундамент с недостаточной опорной площадью, который под весом здания просто осядет в грунт. Важно: определение нагрузок на фундамент и сопоставление их с несущей способностью грунта лучше всего доверить профессиональным проектировочным организациям, которые выполнят все расчеты согласно строительных норм. В случае, если вы решились сделать это самостоятельно, крайне важно досконально изучить методику проведения данных расчетов.

Общие правила проведения расчёта нагрузки на фундамент

Определяется нагрузка посредством использования переменных и постоянных величин:
  • масса здания;
  • вес основания;
  • снеговые нагрузки на кровлю;
  • ветряное давление на здание.
Общая масса здания вычисляется при сложении веса стен с перекрытиями, дверей с окнами, стропильной системы и кровли, а также крепежей, сантехники, декоративных элементов и количества людей, которые будут единовременно проживать в доме.

Расчёт нагрузки на ленточный фундамент

Определение нагрузки на ленточное основание начинается с подсчёта массы самой ленты, для чего используется следующая формула:

Pфл= V × q.

Расшифровка формулы:

V – объём стен;
q – плотность материала основания.

Необходимо произвести суммирование всех типов давления на фундамент, для чего можно воспользоваться следующей формулой: (Pд+Pфл+ Pсн+Pв)/ Sф.

Внимание! Важно, чтобы результат вычислений, выражающийся в удельной нагрузке, был меньше допустимых значений сопротивления почвы. Разница должна составлять порядка 25%, что необходимо для компенсации неточностей.

Получение точных сведений, возможно при учёте видов стен, надо определить, какие из них несущие и выполняют функцию удержания перекрытий, лестничных пролётов, стропил. Выявляются самонесущие стены, выполняющие функцию поддержания исключительно собственной массы. Исходя из этих данных, определяют под какую сторону закладывать стены определённой ширины, с обязательной проверкой допустимых значений.


Расчёты нагрузки в программе «APM Civil Engineering»

Расчёт нагрузки на столбчатый фундамент

Определение нагрузки на фундамент столбчатого типа, осуществляется по одной формуле. Здесь надо учитывать, что воздействие здания будет распределяться между всеми существующими опорами. Требуется умножить площадь сечения столба () на высоту (H). Результатом вычисления станет получение объёма, который следует перемножить с плотностью материала, используемого для возведения фундамента (q)и общим числом столбиков, заглубляемых в почву.
  • Вычисления будут проводиться по следующей формуле: Pфc= Sс× H× q×N.
  • Определить суммарное сечение, можно по следующей формуле: Sсо= Sс × N.
Вычислить величину нагрузки на сваи, можно разделив массу дома на его опорную площадь, что будет выглядеть следующим образом: P/Sсо.

Важно! Если при проведении расчётов выясняется, что грунтовое давление превышает допустимые значения, то следует изменить используемые параметры и прибегнуть к расширению опорной площади. Требуется увеличить число опор и сделать их большего диаметра, что поможет получить основание с нужными параметрами.

 

Расчёт нагрузки на свайный фундамент

Особенностью расчёта свайного основания, является необходимость выявления массы здания (P), которая делится на количество опор.Внимание! Требуется подбирать сваи с нужными показателями длины и необходимыми прочностными характеристикам, принимая во внимание геологические характеристики грунта. Так как в процессе эксплуатации свайный фундамент несет те же нагрузки, что и остальные виды фундамента — от массы здания, полезного давления, снежного покрова и ветра.


Рассчитывать нагрузку на свайный фундамент необходимо для того, чтобы в дальнейшем при проектировании ее можно было сопоставить с максимально допустимой нагрузкой на грунт строительной площадки, и при необходимости увеличить число свай либо сечение используемых опор

Чтобы сопоставить допустимые нагрузки на свайный фундамент и грунт необходимо выполнить следующие расчеты:

  • Определить вес здания и все сопутствующие нагрузки, просуммировать их и умножить на коэффициент запаса надежности;
  • Определить опорную площадь одной сваи по формуле: «r2 * 3.14» (r- радиус сваи, 3,14 — константа), после чего вычислить общую опорную площадь основания, умножив полученную величину на количество свай в фундаменте;
  • Рассчитать фактическую нагрузку на 1 см2 грунта: массу здания разделяем на опорную площадь фундамента;
  • Полученную нагрузку сопоставить с нормативной допустимой нагрузкой на грунт.
Для примера: дом массой 95 тонн. (с учетом снеговых и ветровых нагрузок) строится на фундаменте из 50 буронабивных свай, общая опорная площадь которых составляет 35325 см2. Грунт на участке представлен твердыми глинистыми породами, которые выдерживают нагрузку в 3 кг/см2.
  • Фактическая нагрузка на грунт: 95000/35325 = 2,69 кг/см2.
Как показывают расчеты, нагрузки от здания, передаваемые фундаментов на грунт, позволяют реализовывать данный проект в конкретных грунтовых условиях.

Важно! Если бы нагрузки были больше допустимых, потребовалось бы увеличить опорную площадь фундамента, увеличив количество свай либо их сечение.

 

Порядок проведения вычислений и расчётов

Независимо от типа основания, расчёты производятся в следующей последовательности:
  • Необходимо выяснить параметры, касающиеся единицы длины опоры, помимо нагрузок от веса самого строения, которые состоят из массы стен, перекрытий и кровли, также определяется эксплуатационное давление, нагрузки от снегового покрова и ветровые нагрузки;
  • Расчет массы фундамента. Основание дома также будет оказывать нагрузку на почву, которую необходимо высчитать и добавить к нагрузкам от массы здания. Чтобы сделать это, нужно исходя из габаритов (высоты, ширины и периметра) определить объем основания, и умножить его на объемную плотность бетона (массу одного кубометра).
  • Расчет несущих характеристик почвы — для этого нужно определить тип грунта, и в соответствии с нормативными таблицами вычислить допустимую нагрузку на 1 кв.см. почвы.
  • Cверка полученных данных с сопротивлением почвы – если возникает необходимость, то осуществляется корректировка площади опоры, например, в случае с ленточным основанием, увеличивается его толщина. При обустройстве свайных или столбчатых оснований необходимо увеличить количество опор в фундаменте либо площадь их сечения;
  • Измерение фундамента – определение размеров;
  • Вычисление толщины подушки из песка, формируемой непосредственно под подошвой. Уплотняющая подсыпка из песка и гравия необходима для предотвращения усадки почвы под массой здания и для минимизации вертикальных сил пучения. В нормальных условиях ее толщина составляет 20 см (10 см песка и 10 см гравия), однако при строительстве тяжелых домов в пучинистом грунте она может быть увеличена до 50 см.
Необходимо учесть, что приведённые формулы расчёта нагрузки, будут актуальны исключительно в сфере малоэтажного строительства, то есть при возведении объектов высотой до 3-х этажей. Схема является упрощённой, так как учитывает только удельное сопротивление грунта, при необходимости прогнозирования сдвига грунтовых слоёв, следует обратиться за помощью к профессионалам. Желательно проводить расчёты дважды, чтобы наверняка определить нужные параметры, так как от этого зависит устойчивость здания.

Собираем показатели грунта

При проектировании фундамента необходимо проводить геодезический анализ грунта на строительной площадке, который позволяет определить три важных показателя — тип почвы, глубину ее промерзания и уровень расположения грунтовых вод.

Исходя из типа грунта вычисляется его несущая характеристика, которая используется при расчете опорной площади основания. Глубина промерзания почвы определяет уровень заглубления фундамента — при строительстве в условиях пучинистых грунтов фундамент необходимо закладывать ниже промерзающего пласта земли. На основании данных о грунтовых водах определяется необходимость обустройства дренажной системы и гидроизоляции фундамента.

Важно: вышеуказанные показатели грунта вы можете собрать самостоятельно, для этого вам потребуется лишь ручной бур и рулетка.


Рис: Структура грунтов на территории Московской области
Для сбора показателей необходимо с помощью ручного бура по периметру площадки под застройку сделать несколько скважин глубиной 2-2.5 м. Одна скважина должна располагаться в центре участка, еще две — в центральных частях боковых контуров предполагаемого фундамента. Необходимость бурения нескольких скважин обуславливается тем, что на разных участках площадки может наблюдаться отличающийся уровень грунтовых вод.

В первую очередь нужно определить тип почвы: в процессе бурения возьмите изымаемый из скважины грунт (с глубины 2-ух меров) и скатайте его в плотный цилиндр, толщиной 1-2 сантиметра. Затем попытайтесь согнуть цилиндр.

  • Если почва рыхлая и цилиндр из нее сформировать невозможно (она попросту рассыпается), вы имеете дело с песчаным грунтом;
  • Цилиндр скатывается, но при этом он покрыт трещинами и разламывается при сгибающем воздействии, значит грунт на участке представлен супесями;
  • Цилиндр плотный, но при сгибании ломается — легкий суглинок;
  • Грунт хорошо скатывается, но при сгибании покрывается трещинами — тяжелый суглинок с большим содержанием глины;
  • Почва легко скатывается, не трескается и не ломается при сгибании — глинистый грунт.
Далее необходимо определить показатель уровня грунтовых вод. Оставьте пробуренные скважины на ночь, чтобы они заполнились водой. На следующее утро возьмите деревянную рейку двухметровой длины и обмотайте ее бумагой, опустите рейку в скважину. По мокрому участку определите, на каком расстоянии от поверхности скважины расположена вода.


Рис: Пробная скважина для определения уровня грунтовых вод
Важно: определить фактический уровень промерзания почвы в домашних условиях невозможно. Для этого необходимо специализированное оборудование, при этом сам анализ выполняется на протяжении длительного времени наблюдения за конкретным участком.

Предлагаем вашему вниманию карту расчетной глубины промерзания почвы в разных регионах России, которую нужно использовать при самостоятельном проектировании фундамента.

Рис: Границы промерзания грунтов в разных регионах России

Определяем несущую способность грунта

Ориентировочную несущую способность грунта можно определить на основе проделанных ранее изысканий. Зная тип грунт на участке под застройку сопоставьте его с данными в нижеприведенной таблице.
Тип почвы Несущая способность (расчетное сопротивление) Тип почвы Несущая способность (расчетное сопротивление
Супесь От 2 до 3 кгс/см2 Щебенистая почва с пылевато-песчаным заполнителем 6 кгс/см2
Плотная глина От 4 до 3 кгс/см2 Щебенистая почва с заполнителем из глины От 4 до 4.5 кгс/см2
Среднеплотная глина От 3 до 5 кгс/см2 Гравийная почва с песчаным заполнителем 5 кгс/см2
Влагонасыщенная глина От 1 до 2 кгс/см2 Гравийная почва с заполнителем из глины От 3.6 до 6 кгс/см2
Пластичная глина От 2 до 3 кгс/см2 Крупный песок Среднеплотный — 5, высокоплотный — 6 кгс/см2
Суглинок От 1.9 до 3 кгс/см2 Средний песок Среднеплотный — 4, высокоплотный — 5 кгс/см2
Насыпной уплотненный грунт (песок, супеси, глина, суглинок, зола) От 1.5 до 1.9 кгс/см2 Мелкий песок Среднеплотный — 3, высокоплотный — кгс/см2
Сухая пылеватая почва Среднеплотная — 2.5, высокоплотная — 3 кгс/см2 Водонасыщенный песок Среднеплотный  — 2, высокоплотный — 3 кгс/см2
Влажная пылеватая почва Среднеплотная — 1.5, высокоплотная 2 кгс/см2 Водонасыщенная пылеватая почва Среднеплотная — 1, высокоплотная — 1.5 кгс/см2

Таблица 1: Расчетное сопротивление разных видов грунтов
Важно! Для последующих расчетов необходимо брать минимальный показатель несущей способности почвы, в таком случае вы обеспечите запас дополнительного сопротивления грунта весу здания

Расчёт нагрузки с учётом площади и региона дома

Все нагрузки на фундамент состоят из двух величин — постоянных и переменных. К постоянным нагрузкам относится вес самого здания, к переменным — сила давления снегового покрова и ветра, величина которой зависит от региона, где ведется строительство.

Зная площадь дома и нормативный вес материалов, из которого он будет возводиться, можно рассчитать ориентировочную нагрузку на фундамент, исходящую от массы строения.

Для проведения расчетов воспользуйтесь следующими справочными таблицами:


Таблица 2: Расчетный вес стен

Таблица 3: Расчетный вес перекрытий
Таблица 4:  Расчетный вес кровли

Важно! Определив массу здания вам необходимо добавить к ней полезные нагрузки (вес людей, мебели), которые будет испытывать фундамент в процессе эксплуатации здания. Расчетная величина полезных нагрузок для жилищного строительства на каждый квадратный метр перекрытия составляет 100 кг.

Следующий этап расчетов — определение нагрузок от снегового покрова. Нормативная величина снеговой нагрузки различается в разных регионах России. Для расчета вам необходимо умножить площадь кровли здания на вес 1 м2 снега и коэффициент уклона крыши.


Таблица 5: Нагрузка от снегового покрова на фундамент здания
Осталось лишь рассчитать ветровую нагрузку на здание. Делается это по формуле:
  • площадь здания * (N +15*высота здания); где N — расчетная ветровая нагрузка для разных регионов России, которую вы можете увидеть на нижеприведенной карте.

Рис: Карта ветровых нагрузок в разных регионах России

Важно! Определив все постоянные и переменные нагрузки вам необходимо их просуммировать, так вы получите совокупную нагрузку на фундамент здания. Для дальнейших расчетов ее необходимо умножить на коэффициент запаса надежности 1,5.

Наши услуги

Компания Установка Свай» занимается погружением железобетонных свай — забивка свай, лидерным бурением и поставкой свай для сооружения свайного фундамента. Если Вас интересует проведение работ, связанных с проектировкой, гео разведкой, либо возведение свайного фундамента, воспользуйтесь формой внизу сайта.

Полезные материалы

Несущая способность грунта

Такое свойство грунта как его несущая способность — это первоочередная информация, которую необходимо выяснить на подготовительном этапе строительства фундамента.

 

Испытания свай

При строительстве часто используют в качестве фундаментов сваи. Но прежде чем вводить такие элементы в работу, должна быть проведена проверка их на прочность.

 

Несущая способность свай

Несущая способность свайных конструкций – это определение величины нагрузки, которую она способная воспринимать с учётом деформации грунта под её основанием.

 

 

Несущая способность грунтов/фундамент | К-ДОМ

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

1. Распределение нагрузок на грунт от фундамента

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

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

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

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

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

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

Способность сопротивляться нагрузкам называют несущей способностью грунта.

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

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

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

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

2. Структура грунта и физические характеристики

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

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

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

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

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

Механические:

  • Удельная деформация
  • Удельное сцепление частиц
  • Угол внутреннего трения

3. Типы грунтов

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

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

Грунты подразделяют на:

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

4. Песчаные и глинистые грунты

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

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

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

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

В свою очередь глинистые грунты подразделяются на:

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

5. Несущая способность грунта

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

Приведем соответствующие параметры для некоторых видов грунта

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

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

6. Заключение

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет фундамента. Оценка сжимаемости грунта. Доступно о сложном

О том как оценить сжимаемость грунта, рассчитать фундамент и даже выбрать правильные материалы для будущего дома.

Дмитрий Белкин

Автор: Дмитрий Белкин

Дорогие друзья!

Сегодня я хотел бы показать пример простых математических расчетов, которые очень могли бы пригодиться вам не только для расчета фундамента своего дома или сарая, но, также и для занимательного и веселого времяпровождения, особенно, если вы любите занимать свой пытливый и беспокойный ум расчетами в уме или на калькуляторе. Метод расчета фундамента, который приведен в этой статье, доступен абсолютно каждому.

Как и всегда, голые расчеты ничего не стоят без кропотливой и аккуратной проработки предметной области. Поэтому и в этой статье я не хотел бы эту предметную область обойти стороной. Кроме того, именно для анализа предметной области я и пишу эту статью. Собственно расчет фундаментов идет в качестве довеска к предметной области, как первый поцелуй двух школьников к двухчасовой прогулке на морозе.

Предварительные соображения (проработка предметной области)

Первое, что хотелось бы заметить, так это то, что я, на собственном дворе хожу по земле, и эта земля у меня под ногами не проваливается. Надеюсь, что и у вас такая же ситуация. Причем, если ситуация другая, что вполне может быть, то ничего страшного! Нужно просто будет приводимые расчеты скорректировать. Дальше, я думаю, будет понятно, как именно. Но я лично не проваливаюсь. От этого и будем отталкиваться.

Поскольку я на собственной земле стою и даже следов не оставляю, то из этого факта сразу следует вывод, что нагрузка, которую я оказываю на почву не достаточно велика для того, чтобы та деформировалась. Похоже, этот факт говорит о том, что почва у меня под ногами достаточно трудносжимаема для той нагрузки, которую я на нее оказываю.

Заметьте

Прозвучал очень важный термин, который используется при расчетах фундамента. Это термин «степень трудносжимаемости почвы».

А какую я оказываю нагрузку на почву? Сейчас посчитаем

Нагрузка на почву, оказываемая обычным человеком.

Для подсчета нагрузки нам надо посчитать площадь наших стоп. Причем не по ноге, а по обуви. Площадь прямоугольника считается умножением его длины на ширину. Но ноги у нас, как правило, не имеют форму прямоугольника. Нам придется это учитывать, особенно потому, что мы поставили себе цель не загружаться теорией, а провести расчет просто, весело и занимательно.

Так вот я беру свой ботинок и линейкой очень приблизительно (округляю в меньшую сторону) меряю длину и ширину, как если бы это был прямоугольник. У меня получилось длина 28 см, ширина 10 см. Это по минимуму. Площадь прямоугольника получилась 28*10 = 280 см2 или 0,028 м2. При переводе мы помним, что в одном метре 100 сантиметров, а в одном квадратном метре — 10 000 (Десять тысяч) квадратных сантиметров. На сколько реальная площадь стопы меньше площади этого прямоугольника? На глаз не очень на много. Ну, скажем, на 20%. Ноги у нас две, и того получается общая площадь моей опоры на землю равна 280*2/20% = 448 см2 или 0,045 м2. Мой вес составляет 75 кг (и мне было не просто его достичь). Таким образом, нагрузка, которую я оказываю на почву, равна 75/448 = 0,167 кг на см2.

А какую нагрузку на почву оказывают другие знакомые нам предметы?

Со мной все понятно. Я давлю на каждый см2 почвы весом в 167 грамм, и это совсем не много. Это позволяет мне не оставлять на почве глубоких следов. А вот мой автомобиль тоже не проваливается и тоже стоит во дворе и не оставляет на земле следов. Какую же он оказывает нагрузку на грунт? У автомобиля 4 точки опоры, площадь которых подсчитать очень сложно. Как вы понимаете, опорой для автомобиля выступают так называемые «пятна контакта» резиновых колес с почвой. Как подсчитать площадь этих пятен — я даже не представляю. Но приблизительно можно попробовать. Ширина колеса 205 мм. Я вот сейчас перекрещусь и буду считать, что пятно каждого колеса составляет прямоугольник 210 на 100 мм. Интересно, на сколько я ошибся? К тому же пятна передних колес, наверное, больше по площади пятен задних колес. Вес автомобиля 1200 кг. Считаем…

  • Площадь одного пятна (в см): 21*10 = 210 см2
  • Площадь четырех пятен: 210*4 = 840 см2
  • Нагрузка автомобиля на почву: 1200/840 = 1.42 кг/см2

Вывод

Автомобиль давит на почву существенно сильнее, чем человек. Почти в 9 раз. Если автомобиль наедет вам на ногу одним колесом, то вам будет больно. Но, думаю не смертельно. Может быть даже костей не сломает, если это будет заднее колесо. Но не думаю, что стоит пробовать. Сказать по правде, у меня на дворе за 10 лет образовалась довольно глубокая колея от ворот гаража до ворот участка. Теперь понятно почему.

Переходим к расчету фундамента

Напомню, что все предыдущие и весьма занимательные вещи мы считали для одной только цели — рассчитать фундамент здания по той нагрузке, которую он будет оказывать на почву. Вопрос об определении степени трудносжимаемости грунта мы пока оставим в покое. Надо же понять сначала, с какой нагрузкой мы дело имеем.

Считать площадь опоры фундамента — одно удовольствие. Там все прямо и перпендикулярно. Считать вес дома — тоже особого труда не представляет. В любом случае можно прикинуть вес, а потом пару тонн добавить. На погрешности, на мебель и на себя любимых.

Для простоты расчетов возьмем простой прямоугольный дом 10Х10 метров. Причем домик наш будет стоять на фундаменте из бетонных блоков. Толщина фундамента 30 см. Высота фундамента вместе с цоколем составляет 1,5 метра. Стены нашего дома выложены из пенобетона плотностью 600 килограмм в кубе. Толщина стен 20 см Коробка высотой 6 метров. Не забудем про фасады из тех же блоков — два треугольника высотой 4 метра. Стропилы и крыша из ондулина. На всякую сопутку типа балок для пола, половых досок и всего такого добавим полторы тонны. Это 2 куба дерева. Ну и как обещал, еще пару тонн на все про все. Кстати, домик не маленький получается.

Вес будущего дома

Собственно фундамент

  • Площадь основания (см2): (1000*4)*30 = 120 000 см2 (Сто двадцать тысяч)
  • Площадь основания (м2): (10*4)*0,3 = 12 м2
  • Объем (м3): 12*1,5 = 18 м3
  • Плотность бетонных фундаментных блоков: 2200 кг/м3 (это тяжелые блоки)
  • Вес фундамента: 18*2200 = 39 600 кг

Стены (коробка)

  • Площадь основания (см2): (1000*4)*20 = 80 000 см2 (Восемьдесят тысяч)
  • Площадь основания (м2): (10*4)*0,2 = 8 м2
  • Объем (м3): 8*6 = 48 м3
  • Плотность наших пенобетонных блоков: 600 кг/м3
  • Вес коробки: 48*600 = 28 800 кг

Треугольники фасадов (2 штуки)

Нас интересует только их вес. Треугольники у нас равнобедренные сложим их так, чтобы получился параллелограмм с основанием 10 метров и высотой 4 метра

  • Площадь основания (см2): 1000*20 = 20 000 см2 (Двадцать тысяч)
  • Площадь основания (м2): 10*0,2 = 2 м2
  • Объем (м3): 2*4 = 8 м3
  • Плотность наших пенобетонных блоков: 600 кг/м3
  • Вес обоих фасадов: 8*600 = 4 800 кг

Кровля

Площадь нашей кровли составляет примерно 130 м2. Я, когда считал, имел ввиду, что квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов (теорема Пифагора)
Вес ондулина по моим источникам всего 3,3 кг на квадратный метр. Итого вес кровли составит 130*3,3 = 429 кг.

Итого вес дома составит: 39600 + 28800 + 4800+ 429 + 3500 = 77 129 кг (Семдесят семь тысяч сто двадцать девять) или 77 тонн.

Нагрузка дома на почву

А вот теперь самое интересное. Будем рассматривать различные варианты фундаментов

Дом на ленточном фундаменте

Наш дом на простейшем ленточном фундаменте: 77129/120000 = 0,64 кг/см. Всего в 4 раза больше, чем человек на почву. И значительно меньше, чем автомобиль.

Дом на фундаменте с подушкой

Наш дом на фундаменте с подушкой (ширина фундамента увеличивается с 30 до 40 см) Будем считать, что вес дома не меняется. Тогда новая площадь основания составит: (1000*4)*40 = 160 000 см2 и нагрузка уменьшится до 77129/160000 = 0,48 кг/см. Всего в 2,8 раза больше, чем человек на почву.

А какая ширина должна быть у нашего фундамента, чтобы наш дом оказывал давление на почву не больше, чем человек среднего веса? Надо составить уравнение. 77129/4000*X = 0,167.
Отсюда Х = 77129/0,167/4000 = 115 см. Напомню. Именно такова должна быть толщина основания фундамента нашего дома, чтобы он оказывал давление на почву не большее, чем человек. Другими словами, если мы при этих условиях поставим наш дом на газоне, то дом даже не продавит дерн! Мы же не продавливаем, когда на газоне стоим?

ВНИМАНИЕ!!!!

В последнем примере мы не учли добавку веса дополнительной подушки к весу дома. Подушка в метр и 15 см шириной уже будет весить довольно много. Если предположить, что толщина подушки 10 см, то площадь ее будет 4000*115 = 460 000 см2 или 46 м2. Объем ее будет 46*0,1 = 4,6 м3. Вес составит 4,6 * 2200 = 10 120 кг. Это довольно существенная прибавка к весу дома. Так что для более точного расчета надо еще поиграть с числами и калькулятором.

Дом на фундаменте типа «плита»

А теперь давайте представим себе, что мы сделали не крутой, а очень крутой фундамент. Мы выкопали котлован, налили на его дне сплошную бетонную плиту, а на ней выстроили дом. Плита не толстая. Всего 10 см толщиной.

Пллощадь плиты: 1000*1000 = миллион квадратных сантиметров или 100 м2
Объем: 100*0,1 = 10 м3 и вес (бетон на щебне): 10*2200 = 22 000 кг. Это добавка к весу дома с фундамеитом
Нагрузка: 77129+22000/миллион = 0,1 кг/см2 (Нагрузка на землю человека 0,167 кг/см2)

Дом на столбчатом фундаменте

И напоследок давайте посчитаем нагрузку того же дома на фундаменте столбчатом. Здесь нам надо пересчитать все, что касается фундамента. Будем считать, что от нашего полутораметрового фундамента остался только ростверк и цоколь. Итого 0,75 метра. Столбы будем использовать диаметром 30 см и длиной 2 м. Столбы будут заполнены бетоном и расположены на расстоянии метра друг от друга. Таким образом, у нас будет (чтобы не заморачиваться) 40 (+-1) столбов

Вес цоколя и ростверка: 19 800 кг
Объем одного столба 0,14 м3. Вес 310 кг (округленно). Общий вес столбов 12 400 кг.
Вес фундамента 32 200 кг, а был 39 600 кг.
Вес дома стал 69 729 кг, а был 77 129 кг

Площадь одного столба 3,14*15*15 = 706,5 см2
Площадь опоры: 706,5 * 40 = 28 260 см2, а было 120 000 см2 (!!!)

Нагрузка на сантиметр: 69 729/28 260 = 2,46 кг/см2 (!!!!!!!), а было 0,64 кг/см2, то есть, почти в 4раза больше.

Вот во столько же раз увеличится и риск трещин и просадок.

Выкинем ростверк с цоколем. Будем жить на столбах, как куры на насесте. тогда дом станет весить на 20 тонн меньше и общий вес дома получится 49 929 кг и нагрузка станет всего-то 1,76 кг/см2, что, положа руку на сердце, тоже довольно много.

Существеннейшие выводы по расчетам фундамента

А выводы просто возбуждающе ошеломляющие.

  • Если отвлечься от сезонного пучения грунта, например, построить дом из дерева, то, сделав не слишком уж широкий фундамент, можно действительно обойтись вообще без фундамента, ибо нагрузка дома на грунт вполне сравнима с нагрузкой, которую на грунт оказывает вполне стройный мужчина.
  • У нас все-таки и дом великоват (три этажа) и фундамент тяжеловат (мы могли бы с таким же успехом использовать и пустотные бетонные блоки). И все равно даже такой дом можно строить на мелкозаглубленном ленточном фундаменте. К слову, вес фундамента можно легко уменьшить в 2 раза. Я там все по максимуму считал.
  • Нет абсолютно никакого смысла в строительстве фундаментой плиты, ибо цена строительства не сравнима с полученным эффектом. Вполне можно обойтись тем, чтобы поставить первый слой бетонных блоков поперек и устроить тем самым фундаментную подушку. А в большинстве случаев можно и без этого вполне обойтись.
  • Столбчатые фундаменты надо использовать с большой, просто огромной осторожностью, что я и писал в статье про этот тип фундаментов. Теперь, по крайней мере, понятно, что имелось ввиду.

Как измерить, или хотя бы оценить степень сжимаемости грунта

Полагаю, надо сделать некий щуп с площадью основания сантиметров 10 на 20 (200 см2) и нагрузить его хорошим весом. Скажем 200 кг. Тогда нагрузка на один сантиметр будет ровно 1 килограмм. После этого линеечкой, а лучше штангеном, конечно, померить, на сколько основание ушло в грунт. Из полученной величины можно сделать вывод о трудносжимаемости грунта. И замеров надо сделать несколько и в разных местах, чтобы репрезентативность измерений сохранить и чтобы продажной девкой наш щуп никто не назвал бы. Причем основание щупа можно сделать меньше, чтобы меньше использовать вес. Но при этом нужно глобально увеличить количество измерений, ибо грунт — сами понимаете, штука неравномерная и вполне может оказаться, что на большой площади наши замеры имеют довольно значительную погрешность. Заметим, что в случае со строительством столбчатого фундамента вес надо не уменьшать, а увеличивать, причем значительно.

Но я, как принципиальный противник слишком уж научных методов в нашем с вами строительстве, предлагаю на эти чудо-приборы не заморачиваться, а оценивать трудносжимаемость грунта на глаз, то есть постояв, попрыгав и посмотрев, остаются ли после этого на земле следы.

Эпилог

Ну, конечно, я сделал некоторые допущения, о которых хотелось бы сказать. Так реально большой дом в два полных этажа обычно бывает с капитальной стеной. Эта капитальная стена добавит и веса нашему дому, но и площади основания. Разница получится не большая, но кому интересно — советую не пренебрегать проектом дома и все очень аккуратно считать.

Материал по расчету фундаментов, который вы только что прочитали, может помочь не только в выборе и расчете фундамента, но также и в выборе и расчете материалов для фундамента и стен. Удивительно, но деревянный дом не будет на на много легче пенобетонного. А использование полнотелых блоков в фундаменте вообще неоправдано. Опять же разброс в плотности фундаментных блоков тоже довольно велик. Рекомендую интересоваться спецификациями производителей.

Надеюсь, что этот материал кого-то позабавил, кому-то открыл глаза, а кому-то и помог сделать правильный выбор.

Обожающий все десять цифр и их сочетания
Дмитрий Белкин

Статья создана 24.07.2012

Какие бывают типы фундаментов зданий и как они распределяют нагрузки?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Если вам нужна дополнительная информация об основах проектирования конструкций, не стесняйтесь получить наше полное руководство здесь!

ФУНДАМЕНТОВ: ЛЕГКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛУЧШЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ | by Eunice Edeoghon

Фундаменты — это горизонтальные или вертикальные структурные элементы, которые поддерживают конструкции и передают нагрузки на грунт при оптимальных затратах.Хороший фундамент способен:

1. Повышать устойчивость конструкции

2. Распределять вес конструкции на большой площади почвы

3. Избегать неравномерного оседания

4. Предотвращать боковое смещение конструкции

Глобально , существуют разные виды грунтов с разной несущей способностью. Таким образом, в зависимости от профиля почвы, размера и нагрузки конструкции инженеры выбрали наиболее подходящий из различных типов фундамента для строительных проектов.Эти различные типы обсуждаются в дальнейшем.

ТИПЫ ФУНДАМЕНТОВ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Фундаменты можно в целом классифицировать как:

1. Неглубокий фундамент

2. Глубокий фундамент

Неглубокий фундамент

Неглубокий фундамент — это фундаменты, расположенные рядом с законченной поверхностью земли. Применяется на участках с высокой несущей способностью почвы на небольшой глубине. Как правило, глубина фундамента меньше ширины фундамента или меньше 3 метров.Здесь на несущую способность фундамента влияют условия поверхности. Типы фундаментов в соответствии с этим включают:

· Отдельное основание или изолированное основание или фундамент с подушками

Он используется, когда нагрузка от конструкции воспринимается колоннами (рис. 3). Обычно каждая колонна имеет собственное основание, которое может быть прямоугольной, квадратной или круглой формы. Это подходит, когда колонны не плотно упакованы и нагрузка на конструкцию относительно низкая. больше фундаментов площадок объединяются, потому что колонны расположены достаточно близко, а их изолированные опоры пересекают друг друга.Задача — добиться равномерного распределения нагрузок по всей площади опоры. Его также можно использовать для предотвращения пересечения основания фундаментом линии собственности (как показано на рис. 4).

Рис. 4: КОМБИНИРОВАННЫЙ ФУНДАМЕНТ

· Стеновой фундамент или ленточный фундамент

Он используется для распределения нагрузок на несущие конструкции. стены к земле. Ширина фундамента стены обычно в 2–3 раза превышает ширину стены фундамента. Он распределяет вес материала по большей площади, обеспечивая лучшую устойчивость.Используется там, где у вас прочная почвенная основа, и на не заболоченных территориях. Как правило, чем слабее почва, тем шире полоса.

РИС. 5: ВИДЫ ЛЕНТЫ ФУНДАМЕНТА

· Плотный или матовый фундамент

Они распределены по всей площади здания, чтобы выдерживать структурные нагрузки от колонн и стен. Это в значительной степени решает проблему дифференциальной осадки, с которой сталкиваются вышеупомянутые типы фундаментов. Бетон покрывает это основание от основания фундамента до немецкого пола, также известное как DPC (Damp Proof Course).Чаще всего они используются при строительстве подвальных помещений. Он подходит для участков с песчаным и рыхлым грунтом, то есть с плохой несущей способностью грунта, где конструкция будет подвергаться ударам и толчкам, или на заболоченных участках, хотя в этом случае здание должно иметь меньшую этажность.

РИС. 6: ИНЖЕНЕРЫ, РАБОТАЮЩИЕ НА ФУНДАМЕ МАТЕРИАЛА IN-SITUFIG 7: ВИДЫ ФУНДАМЕНТА ПЛОТА

· Консольная или ленточная опора

Это фундаменты, которые похожи на комбинированные опоры в том смысле, что они состоят из двух или более опор колонн, которые хорошо соединены бетонной ленточной балкой.Фундаменты под колонны строятся индивидуально и соединяются стропильной балкой. Его также можно использовать для предотвращения пересечения фундамента линией собственности.

РИСУНОК 8: ФУНДАМЕНТ ЛЕНТЫ РИСУНОК 9: ВИДЫ ФУНДАМЕНТА ЛЕНТЫ

Глубокий фундамент

Фундамент мелкого заложения может быть неэкономичным или даже невозможным, если несущая способность почвы у поверхности слишком мала. В этих случаях используются глубокие фундаменты для передачи нагрузок на более прочный слой, который может располагаться на значительной глубине ниже поверхности земли.Нагрузка передается через поверхностное трение и концевую опору

· Свайный фундамент

Свая — это тонкий элемент с небольшой площадью поперечного сечения по сравнению с его длиной. Сваи передают нагрузки либо поверхностным трением, либо опорой. Через колонны тяжелые нагрузки передаются на твердые слои почвы, которые находятся намного ниже уровня земли; предотвращение подъема конструкции из-за боковых нагрузок, таких как землетрясения и силы ветра. Подходит для многоэтажных домов. Он используется в заболоченных районах и там, где несущая способность почвы у поверхности относительно низкая, а верхний слой почвы по своей природе сжимается.В дополнение к опорным конструкциям сваи также используются для анкеровки конструкций против подъемных сил и для оказания помощи конструкциям в сопротивлении боковым и опрокидывающим силам.

РИС. 7. СВАЙНЫЙ ФУНДАМЕНТ

· Просверленные стволы или кессонный фундамент

Они похожи на свайные фундаменты, за исключением того, что они залиты на месте. Он подходит для мягких глин и рыхлых водоносных гранулированных почв или там, где существуют артезианские водоносные горизонты. Кессон — это непроницаемая конструкция, которую можно спустить на воду в желаемом месте, а затем погрузить на место до желаемого уровня, а затем заполнить бетоном, который в конечном итоге превращается в фундамент.В основном он используется в качестве опор мостов и в сооружениях, требующих фундамента под водоемами. Снижает шум и вибрацию. Он противостоит нагрузкам от конструкции за счет сопротивления вала и / или сопротивления носка.

РИС. 8: CAISSON FOUNDATION

· Фундамент пирса

Пирс — это подземное сооружение, которое передает более тяжелую нагрузку, которая не может быть передана фундаментом мелкого заложения. Обычно он более мелкий, чем свайный фундамент. В отличие от сваи, он может передавать нагрузку за счет опоры, а не за счет поверхностного трения.Он используется там, где твердые пласты породы лежат под разложившимся слоем породы наверху, где большая нагрузка должна быть передана на почву и где верхний слой почвы представляет собой жесткую глину, которая сопротивляется забиванию несущей сваи.

РИС. 9: PIER FOUNDATION

Другое Фундаменты включают:

· Скамья или ступенчатый фундамент

Предлагает решение для поиска фундамента для неровной (неровной) местности. Здесь котлованы выполнены ступенями одинаковой глубины и длины (рис. 10).Цель состоит в том, чтобы избежать ненужной резки и заполнения, что минимизирует затраты. Цоколь конструкции должен начинаться за самой высокой точкой земли. Иногда железобетонную сваю забивают по нижнему основанию фундамента для предотвращения бокового смещения.

РИС. 10: НАКЛОННЫЙ ИЛИ СТУПЕНЧАТЫЙ ФУНДАМЕНТ

· Фундамент с перевернутой аркой

Используется в местах слабых грунтов и в местах, где ведется глубокая выемка грунта. невозможно или нагрузка конструкции сосредоточена на столбах.Расположение столбов определяет пролет арок. Толщина арочного кольца должна быть больше или равна 30 см.

РИС. 11: ФУНДАМЕНТ ПЕРЕВЕРНУТОЙ АРКИ

· Фундамент ростверка

Он подходит для участков с очень низкой несущей способностью почвы, но при этом требуется очень массивная нагрузка. Они предусмотрены для строительства опор.

РИС. 12: ИЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ВИД ФУНДАМЕНТОВ РЕШЕТКИ РИСУНОК 13: ФУНДАМЕНТ РЕШЕТКИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Фундамент — самая важная часть конструкции, и необходимо уделить серьезное внимание выбору наилучшего типа, который будет поддерживать конструкцию.Основание для этого выбора будет варьироваться от участка к участку и от здания к зданию. Кроме того, стоимость также может быть определяющим фактором. Если фундамент рухнет, все здание рухнет. Таким образом, инженеры должны сделать это главным приоритетом во время строительства, чтобы избежать задержек в проектах и ​​обеспечить надлежащее финансовое управление.

Что нужно знать о фундаменте при строительстве

Хороший фундамент — это начало любой хорошо продуманной конструкции. Тип используемого фундамента зависит от типа и размера здания, а также от безопасной несущей способности окружающей почвы.

Перед тем, как начать любой строительный проект, вы должны сначала иметь общее представление о типах имеющихся фундаментов зданий. У каждого из них также есть свои преимущества и общие способы применения, которые могут помочь в процессе принятия решения.

Давайте посмотрим на различные типы фундаментов и способы их использования.

Фундаменты мелкого и глубокого строительства

Фундаменты зданий можно разделить на 2 категории — мелкие и глубокие. Имеется в виду глубина грунта, в который будет помещен фундамент.В каждой из этих двух категорий есть различные типы фундаментов, которые можно использовать.

Фундамент мелкого заложения

При обсуждении фундаментов мелкого заложения это означает, что глубина, на которой размещается фундамент, меньше ширины фундамента. Другой термин для обозначения этих фондов — распространение или открытая основа. Идея состоит в том, что нагрузка на каждую колонну распределяется по большей площади.

Конструкция неглубокого фундамента также различается. Некоторые варианты, которые мы обсудим, включают настенные, ленточные и матовые основания.

Стеновые опоры

Эти типы опор проходят по всей длине стены и помогают равномерно распределять вес груза по земле. Стеновые опоры обеспечивают лучшую устойчивость за счет распределения веса по большей площади.

Стеновые опоры обычно используются для отдельных колонн и могут быть построены из кирпича, цемента и бетона.

Ленточная опора

Ленточные опоры необходимы, они есть — длинная полоса, которая помогает выдерживать вес всей стены.В старых строительных конструкциях с каменной кладкой часто можно встретить ленточные фундаменты.

В ленточных фундаментах не используются отдельные колонны, например настенные. Если есть колонны, они, как правило, расположены так близко друг к другу, что расставленные опоры соприкасаются или перекрываются.

Мат Фундамент

Фундаменты из матов используются при больших конструктивных нагрузках. Это связано с тем, что вес этих конструкций распределяется по всей площади здания. Фундаменты из циновок часто используются при возведении подвала.Здесь вся плита подвала выступает в качестве фундамента здания.

Глубокие основания

Глубокие фундаменты имеют глубину больше ширины. Здесь нагрузка на конструкцию распределяется вертикально, а не горизонтально. Некоторые из наиболее распространенных глубоких фундаментов — свайные и опорные.

Куча

Свая — это длинный круглый кусок бетона или другого материала, который вдавливается в землю и затем используется для поддержки конструкции.

Свайные фундаменты используются для высотных конструкций с большими сосредоточенными нагрузками.Они также используются, когда верхний слой почвы недостаточно прочен, чтобы выдержать вес здания, и фундамент должен опираться на более глубокий и прочный слой почвы.

Существуют также различные типы свайных фундаментов, в том числе фрикционные и несущие.

Причал

Фундаменты опор похожи на свайные, но не уходят глубоко в землю и могут передавать нагрузку только с помощью опор. Этот тип фундамента часто делается из деревянных столбов или бетонных опор и может быть более рентабельным, чем бетонный фундамент.

Завершение

Как видите, тип конструкции, вес нагрузки и состояние окружающей почвы играют важную роль в выборе типа фундамента здания.

Часто строительная компания предлагает широкий спектр услуг, которые соответствуют потребностям вашего фундамента. Свяжитесь с профессионалом сегодня!

Что такое фундамент дизайна

Проектирование фундамента — это создание плана строительства фундамента здания.Это узкоспециализированная функция, которую обычно выполняет инженер-строитель. Фундамент — это структурная основа, которая стоит на земле и поддерживает остальную часть здания. Следовательно, проектирование фундамента должно включать в себя тщательное изучение грунта под фундаментом, а также конструкцию и материалы, используемые для самого фундамента.

Глубина фундамента

Есть много типов фундаментов зданий. За исключением фундаментных плит, которые закладываются на уровне земли, большинство фундаментов можно устанавливать на различной глубине.Необходимая глубина любого фундамента может зависеть от нескольких факторов:

  • Несущая способность почвы. Определяет, какую нагрузку (вес или силу) может выдержать существующий грунт.
  • Тип почвы. Различные типы грунтов имеют разные свойства, которые могут повлиять на их пригодность для поддержки фундамента.
  • Глубина промерзания. Глубина промерзания почвы в самое холодное время года, известная как глубина промерзания или линия промерзания, часто используется для определения минимальной глубины для многих типов фундаментов.
  • Уровень подземных вод. Высокий уровень грунтовых вод может ограничить глубину фундамента, а также тип фундамента, который можно использовать. Высота грунтовых вод обычно включается в исследование почвы.
  • Минимальная глубина. Без учета других факторов минимальная глубина фундамента обычно составляет не менее 18 дюймов, чтобы учесть удаление верхнего слоя почвы и изменения уровня земли.

Фундаментные материалы

Фундаменты обычно строятся из кирпичной кладки, такой как бетонный блок или кирпич, или из заливного бетона.Кладочные материалы обладают высокой прочностью на сжатие и намного более устойчивы к повреждениям от влаги и почвы, чем деревянные и металлические материалы. Кладочный фундамент обычно возвышается над землей для защиты других строительных материалов от влаги и других разрушающих воздействий контакта с землей. Кладочные фундаменты обычно укрепляются изнутри металлической арматурой или другими материалами. Подрядчики часто используют гидравлический цемент для уплотнения труб или каналов, проходящих через кирпичную кладку или бетонный фундамент.

Некоторые фундаменты зданий построены с использованием столбов или опор из обработанного дерева. В этом случае опоры фундамента вбиваются глубоко в землю и / или опираются на скальные или бетонные опоры. Столбы и опоры часто используются при строительстве на воде или вблизи воды или там, где земля подвержена затоплению.

Один из наиболее важных материалов для фундамента — это основание из неорганического материала, уложенное непосредственно под фундаментом. В общем, затопленный грунт и глина имеют ограниченную несущую способность и не могут выдерживать нагрузки, создаваемые зданием.Поэтому грунт выкапывают и заменяют сухим и однородным плотным материалом, таким как гравий или щебень, который обеспечивает максимальное сопротивление сдвигу и несущую способность. Базовые материалы также способствуют дренажу подземных вод и не расширяются при высоком уровне влажности, как почва.

Передача нагрузки на фундамент

Фундаменты должны быть спроектированы таким образом, чтобы нагрузки, создаваемые зданием, равномерно передавались на контактную поверхность для передачи суммы статической нагрузки, временной нагрузки и ветровой нагрузки на землю.Полезная несущая способность почвы не должна превышать несущую способность почвы. При проектировании фундамента также необходимо учитывать ожидаемую осадку от здания, чтобы гарантировать, что все движения будут управляемыми и равномерными, чтобы предотвратить повреждение конструкции. Кроме того, следует изучить общую конструкцию фундамента, надстройки и характеристики грунта, чтобы определить потенциально выгодные стратегии строительства.

Несущая способность почвы

Несущая способность, пластиковая опора, круг скольжения и удерживающие конструкции

НЕСУЩАЯ ЕМКОСТЬ ПОЧВ

Несущая способность зависит от поведения грунта под зданием и его взаимодействия с фундаментом.(Обратите внимание, что мы делаем различие между опорами и фундаментом. В некоторых источниках термин «фундамент» может относиться к опорам.) Структурная нагрузка здания должна быть безопасной и экономичной, передаваться на землю без неприемлемой осадки.

Необходимо провести обследование площадки, чтобы выяснить, какой тип конструкции она поддерживает, ее нагрузку и допустимую величину перемещений. Для больших строительных конструкций необходимо провести геотехническое исследование площадки в соответствии с AS 1726-1993.Требования к классификации участка, а также к проектированию и строительству системы фундаментов для отдельного жилого дома, таунхауса и т.п. можно найти в AS 2870-1996 «Плиты и опоры для жилых домов — Строительство».

Предельная несущая способность для типового фундамента база — это среднее вертикальное давление на землю, которое приводит к отказу сдвигом, другими словами, среднее контактное давление между фундаментом и грунт, который вызовет разрушение грунта при сдвиге

максимальная допустимая несущая способность — максимальное значение контактного давления, которому может подвергаться почва без риска разрушение при сдвиге.Это полностью зависит от прочности почвы и — предельная несущая способность, деленная на соответствующий коэффициент безопасности.

Допустимое давление подшипника соответствует AS2870-1996 (Жилые плиты и опоры — Строительство) максимальное несущее давление который может поддерживаться фундаментом из предложенной системы опор при эксплуатационных нагрузках в расчетном диапазоне условий влажности почвы. Допустимое давление в подшипнике должно приниматься во внимание как условия площадки и способность строительной системы приспособиться урегулирование.

[начало страницы]

Распределение давления в почве

Давление на глубину h в фундаменте обусловлено весом здания. и собственный вес почвы над глубиной h.

Рисунок 1

Рисунок 1 иллюстрирует теорию распределения давления в фундаменте. Грунтовая масса действует как упругая среда. Распределенная нагрузка на круглую опору на массив почвы будет вызывать напряжения внутри почвы.Круги, известные как груши равного давления, показывают вертикальное давление ниже фундамента. Как видно давление от строительной нагрузки уменьшается (см. нижнюю диаграмму на Рисунке 1), в то время как давление со стороны увеличивается собственный вес почвы. От давления баллона вы получите некоторое представление о глубине почвы, на которую воздействует опора. Ширина опоры определяет, на какой глубине давление от здания снижается до пренебрежение ценностью.Давление должно отслеживаться до глубины 2B. до 3B (B = ширина опоры)
Интернет-ссылка «Снижение давления на почву»

[начало страницы]

Лампы давления


Груша давления подает указание глубины почвы под опорой. Как можно заметить из рисунка 2 важно исследовать площадку на большую глубину. для больших опор. Глубина, на которой необходимо учитывать давление почвы зависит от размеров предлагаемых опор.«Тест на нагрузку на тарелку» * может дать вводящие в заблуждение результаты, если предложенная ширина опоры намного больше
, чем размер пластины. Отверстия должны Рис. 2 поэтому быть сняты на глубину от 2 до В 3 раза больше ширины опоры. Лампочки давления, показанные на рисунке 1 указывают вертикальные напряжения в точках ниже основания.
* Испытание пластинчатых подшипников используется для оценки допустимой несущей способности. давление.

[начало страницы]

Теория пластического разрушения

Был проведен ряд анализов для определения надежного подшипника. емкость почвы qu, когда основание находится на поверхности, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3

Опора движется вниз в почву без сопутствующего вращения. Треугольный клин грунта непосредственно под основанием опускается вниз вместе с основанием и не подвергается деформации и создает зону пластического течения (I), которая не может двигаться наружу за счет пассивного сопротивления клина (II).

[начало страницы]

Теория круга скольжения

Другая теория — это метод скользящего круга, показанный на Рисунке 4 (а).С Метод круга скольжения приводит к тому, что фундамент разрушается, вращаясь вокруг некоторой поверхности скольжения. Поверхность скольжения принимается за дугу окружности. Почти весь фундамент отказы, показывающие вращательные эффекты. Фактический центр вращения немного выше основания фундамента и сбоку от него, как показано на рисунке 4 (б).


Рисунок 4

Это показано, чтобы дать вам некоторые теоретические базовые знания.Вывод всех уравнений для различных теорий выходит за рамки этой темы.

[начало страницы]

Свойства и прочность грунтов

Свойства и прочность грунтов показаны в таблицах ниже:

Таблица 1 Свойства связных глинистых грунтов

Материал Государство SPT (Нет) CPT (МПа) C (кПа) ABP (кПа)
Аллювиальные глины мягкий 2–4 0.3 — 0,5 20-40
фирма 4–8 0,5 — 1 40-75 75 -150
Пахотные и третичные глины жесткий 8–15 1-2 75–150 150–300
очень жесткий 15–30 2–4 150–300 300–600
жесткий > 30 > 4 > 300 > 600

Таблица 2 Свойства песка

Упаковка РД SPT (Нет) CPT (МПа) SBP (кПа)
очень свободный
свободный 0.2 — 0,4 5–10 2–4 30–32 30–80
мед. Плотный 0,4 — 0,6 11–30 4–12 32–36 80–300
плотный 0,6 — 0,8 31–50 12–20 36-40 300–500
очень плотная > 0.8 > 50 20 40 500
SPT
CPT
C
= Стандартное испытание на проникновение
= Испытание на конусное проникновение
= Когезия по отношению к общему напряжению
ABP

SBP

= Допустимое давление в подшипнике
= Угол внутреннего трения
(угол естественного откоса)
= Безопасное давление в подшипнике

[начало страницы]

Давление на подпорные конструкции

Давление жидкости

Из опыта дайвинга мы знаем, что давление в жидкости (т.е.грамм. воды) становится больше, чем глубже мы ныряем. Рассмотрим вертикальную поверхность A-B стены на рисунке 5. Куб, расположенный на глубине h, оказывает давление w & times h (kN) на всех его поверхностях. Если одна грань куба касается стена будет оказывать давление на стену.

Плотность воды, w = 1000 кг / м³ = 1 мг / м³
Вес 1000 кг массы равен 1000 и умножается на 9,81 = 9810 Н (вес = масса и ускорение свободного падения).Следовательно, удельный вес воды w 9,81 кН / м³. Вместо того, чтобы использовать точную цифру для гравитационного При ускорении мы приближаем эту цифру к 10 м / с². Это обеспечивает запас прочности примерно 2%, а с другой стороны подходит десятичная система и упрощает вычисления. w — эквивалент плотность воды, которая в нашем случае всегда будет 10 кН / м³. в На правой диаграмме рисунка 1 давление на поверхности равно нулю, а на глубине h равно w & times h.Среднее давление «смоченной зоны» между A и B — это w & times h (в кН на единицу площади).

Рисунок 5

[вверх страницы]

Положение результирующей силы

На противоположной диаграмме показан центр тяжести треугольника по отношению к главной оси. Центр тяжести для всех треугольников находится на 1/3 ряда от основания. (Любая сторона треугольника может быть основанием.) Параллельная линия от основания на 1/3 ряд ​​ высоты треугольника делит площадь на две равные части (A1 = A2). Ссылаясь на приведенный выше пример результирующая сила, равная & раз w h (кН), будет действовать в точке 1/3 ряд ​​ высоты от основания.

[начало страницы]

Пример 1

Плотина удерживает воду на своем вертикальная поверхность, как показано на рисунке 6.Плотина имеет высоту 4,5 метра, а уровень воды находится на 0,9 метра ниже вершины плотины.
Какое результирующее давление воды на метр длины дамбы?

Раствор
Эквивалентная плотность воды w равна 10 кН / м³

P = & times w & times h
= & times 10 & times 3,62
Рисунок 6 = 64,8 кН

[наверх]

Давление на грунт (горизонтальное)

Есть некоторое сходство между расчетом бокового давления в воде и почве.Однако очевидно, что давление на вертикальные поверхности из задержанных грунтов не могут быть определены с такой же точностью как с водой. Почвы различаются по характеру и весу и ведут себя совершенно по-разному. в этих различных условиях. Существует ряд теорий давления почвы. для расчета давления почвы, но только теория Ренкина будет иметь дело.
Так как плотность почвы может варьироваться, существует несколько различных единиц измерения. весовые показатели и не только по воде.Вместо использования w что касается плотности воды, будет использоваться для плотности почвы (см. также свойства почвы).

Рассмотрим массу почвы с горизонтальная верхняя поверхность. Если удельный вес почвы равен то элемент на глубине h ниже поверхности будет подвергнут вертикальное давление g & раз h. Этот стресс является основным основным стрессом. есть, т.е. 1 = g h (знак умножения опущен).Конечно, есть и боковое напряжение. или незначительное главное напряжение 3 . Соотношение между 1 / 3 для рисунка 7 почва в покое дается символ
K o и называется коэффициентом давления земли в состоянии покоя. Боковое давление в почве в состоянии покоя равна К o & раз h

[начало страницы]

Угол естественного откоса
Рассмотрим, например, почва удерживается вертикальной гранью AB на рисунке 8.Если стена (удерживающая грань AB) была удалена, тогда часть грунта, вероятно, обрушилась бы. После того, как почва обрушится, он примет линию BC, как показано. Угол между горизонталью и линией BC будет варьируются в зависимости от типа почвы. Этот угол называется углом °. естественный откос или угол внутреннего трения почвы.
Рисунок 8

[наверх]

Активное и пассивное давление на грунт

Созерцайте гладкую вертикальную стену, поддерживающую массу неподвижного грунта. в котором боковое давление на стену = K o часЕсли позволить стене прогибаться, т.е. немного продвинуться вперед, там приведет к немедленному снижению значения бокового напряжения, но если стена слегка вдавлена ​​в почву, будет увеличение значение бокового давления.
Минимальное значение известно как активное давление грунта (E a ), а значение равно K a & раз h, где K a ) = коэффициент активного давления грунта.

Теория Ренкина в общих чертах утверждает, что коэффициент активного давления земли равен:

Активное давление грунта на глубине h (м) из-за ровной засыпки грунта следовательно:

Пассивное давление грунта (E p ), которое равно K p & раз h, где Kp = коэффициент пассивного давления грунта.


[вверх страницы]

Пример 2
Грунт массой 19 кН / м3 и имеющий угол естественного откоса 34, оказывает давление на 3.Вертикальный фасад стены высотой 6 метров.

Какова результирующая горизонтальная сила на метр длины стены?


Рисунок 9

E a = 0,283 & раз 19 & раз 3,6 = 19,34 кН / м

Суммарная горизонтальная сила от рыхлой земли, действующая на стену. площадь:

P = 19,34 & times 3,6 = 34,84 кН

Расчет отдельных компонентов является преимуществом, особенно если вам нужно знать E цифру .Сравните этот результат с давление жидкости в Примере 1. Как вы можете видеть, сила из-за гидростатической Давление (жидкости) намного меньше силы, создаваемой давлением земли. Этот результат внутреннего трения ( выше в песке, чем в глине) между зернами представляемой почвы фигурой Ка.

[начало страницы]

Ссылки в Интернете:
Вот демонстрация для расчета эффективное напряжение

[начало страницы]

Закройте это окно (скрин) если не нужно!

вернуться на главную страницу Механика грунтов

Фондов

Фондов

Фонды

Виды фундамента

Неглубокие фундаменты (иногда называемые «раздвижными опорами») включают подушечки («изолированные опоры»), ленточные опоры и плоты.
Фундаменты глубокие
включают сваи, свайные стены, диафрагменные стены и кессоны.


Типы фундамента

Фундамент мелкого заложения

Фундаменты мелкого заложения — фундаменты, заложенные вблизи подготовленной поверхности земли; как правило, если глубина фундамента (D f ) меньше ширины фундамента и менее 3 м. Это не строгие правила, а просто рекомендации: в основном, если нагрузка на поверхность или другие условия поверхности влияют на несущую способность фундамента, это «неглубокий».Неглубокие фундаменты (иногда называемые «раздвижными опорами») включают подушки («изолированные опоры»), ленточные опоры и плоты.
Фундаменты мелкого заложения используются, когда поверхностные грунты достаточно прочные и жесткие, чтобы выдерживать приложенные нагрузки; они обычно непригодны для слабых или сильно сжимаемых почв, таких как плохо уплотненная насыпь, торф, современные озерные и аллювиальные отложения и т. д.


Фундамент мелкого заложения

Падовый фундамент

Фундаменты с подкладкой используются для выдерживания отдельной точечной нагрузки, например, от несущей колонны.Они могут быть круглыми, квадратными или прямоугольными. Обычно они состоят из блока или плиты одинаковой толщины, но они могут быть ступенчатыми или изогнутыми, если требуется для распределения нагрузки от тяжелой колонны. Фундаменты с подушечками обычно неглубокие, но можно использовать и глубокие фундаменты с подушками.


Фундамент мелкого заложения

Фундамент ленточный

Ленточный фундамент используется для поддержки линии нагрузок либо из-за несущей стены, либо, если линия колонн нуждается в опоре, когда положение колонн настолько близко, что отдельные опорные основания были бы неприемлемыми.


Фундамент мелкого заложения

Плотные фундаменты

Плотные фундаменты используются для распределения нагрузки от конструкции на большую площадь, обычно на всю площадь конструкции. Они используются, когда нагрузки на колонны или другие нагрузки на конструкцию близки друг к другу и отдельные опорные основания могут взаимодействовать.

Плотный фундамент обычно представляет собой бетонную плиту, простирающуюся по всей загруженной площади.Он может быть усилен ребрами или балками, встроенными в фундамент.

Фундаменты на плотах имеют то преимущество, что они снижают дифференциальные осадки, поскольку бетонная плита сопротивляется дифференциальным движениям между положениями загрузки. Они часто необходимы на мягких или рыхлых грунтах с низкой несущей способностью, поскольку могут распределять нагрузки на большую площадь.


Типы фундамента

Фундамент глубокий

Глубокие фундаменты — это фундаменты, заложенные слишком глубоко под готовой поверхностью грунта, чтобы на их несущую способность основания влияли условия поверхности, обычно это происходит на глубине> 3 м ниже уровня готовой земли.К ним относятся сваи, опоры и кессоны или компенсированные фундаменты с использованием глубоких фундаментов, а также глубокие подушечные или ленточные фундаменты. Глубокие фундаменты могут использоваться для передачи нагрузки на более глубокие и более подходящие слои на глубине, если неподходящие почвы присутствуют вблизи поверхности.

Сваи представляют собой относительно длинные тонкие элементы, которые передают нагрузки на фундамент через слои почвы с низкой несущей способностью на более глубокие слои почвы или породы с высокой несущей способностью. Они используются, когда по экономическим соображениям, конструкционным соображениям или условиям почвы желательно передавать нагрузки на слои за пределами практической досягаемости фундаментов мелкого заложения.В дополнение к опорным конструкциям сваи также используются для анкеровки конструкций против подъемных сил и для оказания помощи конструкциям в сопротивлении боковым и опрокидывающим силам.

Опоры — это фундаменты, способные выдерживать большие нагрузки на конструкцию, которые возводятся на месте в глубоких котлованах.

Кессоны — это форма глубокого фундамента, который сооружается над уровнем земли, а затем опускается до необходимого уровня путем выемки грунта или выемки грунта изнутри кессона.

Компенсированные фундаменты — это глубокие фундаменты, в которых снятие напряжений, вызванных земляными работами, приблизительно уравновешивается приложенным напряжением, создаваемым фундаментом. Таким образом, прикладываемое чистое напряжение очень мало. Компенсированный фундамент обычно представляет собой глубокий фундамент.


Фундамент глубокий

Сваи

Свайные фундаменты можно классифицировать по
тип сваи
(разные конструкции, которые должны поддерживаться, и разные условия грунта, требуют разных типов сопротивления) и
тип конструкции
(можно использовать разные материалы, конструкции и процессы).


Сваи

Типы сваи

Сваи часто используются, потому что на достаточно малых глубинах невозможно найти адекватную несущую способность, чтобы выдержать нагрузки конструкции. Важно понимать, что сваи получают опору как от концевого подшипника , так и от кожного трения . Пропорция несущей способности, создаваемая либо торцевым подшипником, либо трением о поверхности, зависит от условий почвы. Сваи могут использоваться для поддержки различных типов структурных нагрузок.


Типы свай

Концевые опорные сваи

Концевые несущие сваи — это сваи, оканчивающиеся твердым, относительно непроницаемым материалом, таким как скала или очень плотный песок и гравий. Большую часть своей несущей способности они получают за счет сопротивления слоя у носка сваи.


Типы свай

Сваи фрикционные

Фрикционные сваи получают большую часть своей несущей способности за счет поверхностного трения или адгезии.Это обычно происходит, когда сваи не достигают непроницаемого пласта, а забиваются на некоторое расстояние в проницаемый грунт. Их несущая способность определяется частично концевой опорой и частично поверхностным трением между заделанной поверхностью почвы и окружающей почвой.


Типы свай

Сваи переходные

Сваи, уменьшающие оседание, обычно закладываются под центральной частью фундамента плота, чтобы уменьшить разницу осадки до приемлемого уровня.Такие сваи укрепляют почву под плотом и помогают предотвратить перекос плота в центре.


Типы свай

Сваи натяжные

Конструкции, такие как высокие дымоходы, опоры электропередачи и пирсы, могут подвергаться большим опрокидывающим моментам, поэтому часто используются сваи для противодействия возникающим в результате подъемным силам на фундаменте. В таких случаях возникающие силы передаются на грунт по длине заделки сваи.Сила сопротивления может быть увеличена в случае буронабивных свай за счет недораскачивания. При проектировании натяжных свай необходимо учитывать эффект радиального сжатия сваи, так как это может привести к снижению сопротивления вала примерно на 10-20%.


Типы свай

Сваи с боковой нагрузкой

Почти все свайные фундаменты подвергаются, по крайней мере, некоторой степени горизонтальной нагрузки. Величина нагрузок по отношению к приложенной вертикальной осевой нагрузке, как правило, будет небольшой, и никаких дополнительных расчетных расчетов обычно не требуется.Однако в случае причалов и пристаней, на которые воздействуют ударные силы швартованных судов, свайных оснований для опор мостов, эстакад для мостовых кранов, высоких дымоходов и подпорных стенок, горизонтальный компонент относительно велик и может оказаться критическим при проектировании. Традиционно сваи в таких случаях устанавливаются под углом к ​​вертикали, обеспечивая достаточное горизонтальное сопротивление за счет составляющей осевой нагрузки сваи, которая действует горизонтально. Однако способность вертикальной сваи противостоять нагрузкам, приложенным нормально к оси, хотя и значительно меньше, чем осевая способность этой сваи, может быть достаточной, чтобы избежать необходимости в таких «сгребающих» или «битых» сваях, установка которых является более дорогой. .Поэтому при проектировании свай для восприятия поперечных сил важно учитывать это.


Типы свай

Сваи в насыпи

Сваи, проходящие через слои средне- или плохо уплотненного заполнителя, будут подвержены влиянию отрицательного поверхностного трения , которое вызывает сопротивление вниз вдоль ствола сваи и, следовательно, дополнительную нагрузку на сваю. Это происходит, когда заливка затвердевает под действием собственного веса.


Сваи

Виды свайных конструкций

Вытесняемые сваи вызывают смещение грунта как в радиальном, так и в вертикальном направлении, когда вал сваи забивается или вдавливается в грунт. При использовании несмещаемых свай (или сменных свай) грунт удаляется, а образовавшаяся яма, заполненная бетоном или сборной бетонной сваей, опускается в яму и заливается раствором.


Виды свайного строительства

Сваи вытесняющие

Пески и зернистые почвы имеют тенденцию уплотняться в процессе вытеснения, тогда как глины имеют тенденцию к вспучиванию.Сами вытесняющие сваи можно разделить на разные типы, в зависимости от того, как они построены и как они вставляются.


Сваи вытесняющие

Сваи вытеснительные целиком предварительно сформированные

Они могут быть из сборного железобетона;
армированный по всей длине (предварительно напряженный)
сочлененный (усиленный)
полый (трубчатый) профиль
или они могут быть из стали различного сечения.


Сваи вытесняющие

Сваи забивные и забивные

Этот тип сваи может быть двух форм. Первый включает в себя вбивание временной стальной трубы с закрытым концом в землю для образования пустоты в почве, которая затем заполняется бетоном по мере извлечения трубы. Второй тип такой же, за исключением того, что стальная труба остается на месте, образуя прочный кожух.


Сваи вытесняющие

Винтовые забивочные сваи

Конструкция этого типа выполняется с использованием специального шнека.Однако почва уплотняется, а не удаляется, поскольку шнек ввинчивается в землю. Шнек установлен на полой штанге, которую можно заполнить бетоном, поэтому, когда необходимая глубина будет достигнута, бетон может быть закачан вниз по штоку, и шнек будет медленно отвинчиваться, оставляя сваю на месте.


Сваи вытесняющие

Способы установки

Сваи забиваются или вдавливаются в грунт.Можно использовать несколько различных методов.


Способы установки

Падающий груз

Падающий груз или отбойный молоток — это наиболее часто используемый метод установки вытесняющих свай. Вес примерно вдвое меньше веса сваи поднимается на подходящее расстояние в направляющей и отпускается, чтобы ударить по головке сваи. При забивании полой трубы сваи вес обычно воздействует на пробку в нижней части сваи, таким образом уменьшая любые избыточные напряжения по длине трубы во время вставки.

Вариантами простого отбойного молотка являются отбойные молотки одностороннего и двустороннего действия . Они приводятся в движение паром, сжатым воздухом или гидравлически. В молоте одностороннего действия вес поднимается сжатым воздухом (или другими средствами), который затем выпускается, и весу дают возможность упасть. Это может происходить до 60 раз в минуту. Молоток двустороннего действия такой же, за исключением того, что сжатый воздух также используется при движении молота вниз. Однако этот тип молота не всегда подходит для забивки бетонных свай.Хотя бетон может выдерживать сжимающие напряжения, создаваемые молотком, ударная волна, создаваемая каждым ударом молота, может создавать высокие растягивающие напряжения в бетоне при возврате. Это может привести к разрушению бетона. Вот почему бетонные сваи часто подвергаются предварительному напряжению.


Способы установки

Молот дизельный

Быстрые контролируемые взрывы можно производить от дизельного молота. Взрывы поднимают таран, который используется для забивания сваи в землю.Хотя вес поршня меньше, чем вес, используемый в отбойном молотке, повышенная частота ударов может компенсировать эту неэффективность. Этот тип молота наиболее подходит для забивки свай через несвязные зернистые грунты, где большая часть сопротивления приходится на торцевую опору.


Способы установки

Вибрационные методы забивки свай

Вибрационные методы могут оказаться очень эффективными при забивании свай через несвязные зернистые почвы.Вибрация сваи возбуждает зерна почвы, прилегающие к свае, делая ее почти свободной, что значительно снижает трение вдоль вала сваи. Вибрация может создаваться электрическими (или гидравлическими) эксцентриками, вращающимися в противоположных направлениях, прикрепленными к головке сваи, обычно действующими с частотой около 20-40 Гц. Если эту частоту увеличить примерно до 100 Гц, это может вызвать продольный резонанс в свае, и скорость проникновения может достигать 20 м / мин в умеренно плотных зернистых грунтах.Однако большая энергия, возникающая в результате вибрации, может повредить оборудование, распространение шума и вибрации также может привести к заселению близлежащих зданий.


Способы установки

Способы установки домкратом

Домкратные сваи чаще всего используются для опор существующих конструкций. Выкопав грунт под конструкцией, можно вставить короткие куски сваи и втолкнуть их в землю, используя в качестве реакции нижнюю часть существующей конструкции.


Виды свайного строительства

Сваи несмещаемые

При использовании несмещаемых свай почва удаляется, а образовавшаяся яма заполняется бетоном или, иногда, сборная бетонная свая опускается в яму и заливается раствором. Глины особенно подходят для этого типа образования свай, поскольку в глинах требуется только стенка скважины. опора близко к поверхности земли. При бурении более нестабильного грунта, такого как гравий, может потребоваться какая-либо форма обсадной колонны или опоры, например, бентонитовая суспензия.В качестве альтернативы раствор или бетон можно вводить из шнека, вращающего гранулированный грунт. Таким образом, существует четыре типа несмещаемых свай.

Этот метод строительства создает неравномерную поверхность раздела между стволом сваи и окружающей почвой, что обеспечивает хорошее сопротивление поверхностному трению при последующей нагрузке.


Сваи несмещаемые

Буронабивные сваи малого диаметра

Обычно они имеют диаметр 600 мм или меньше и обычно изготавливаются с использованием штатива.Оборудование состоит из штатива, лебедки и троса, управляющего различными инструментами. Основные инструменты показаны на этой диаграмме.

В зернистых почвах основной инструмент состоит из тяжелой цилиндрической оболочки с режущей кромкой и откидной заслонкой внизу. Для проведения раскопок этого типа необходима вода. При перемещении корпуса вверх и вниз на дне ствола скважины происходит разжижение грунта (так как под корпусом создается низкое давление, поскольку разжиженный грунт быстро перемещается вверх), и он течет в корпус и может быть поднят на лебедку. поверхность и опрокинуты.При просверливании сыпучей почвы существует опасность чрезмерного разрыхления материала по бокам отверстия. Чтобы предотвратить это, необходимо продвинуть временную обсадную колонну, вбив ее в землю.

В связных грунтах ствол скважины продвигается путем многократного опускания инструмента крестообразного сечения с цилиндрической режущей кромкой в ​​грунт, а затем подъема его на поверхность вместе с грунтовым грузом. Оказавшись на поверхности, глина, которая прилипает к крестообразным лезвиям, разделяется на пары.


Сваи несмещаемые

Буронабивные сваи большого диаметра

Большие скважины диаметром от 750 мм до 3 м (с 7-метровыми нижними расширениями) возможны при использовании роторного бурового оборудования. Шнековая установка обычно монтируется на кран или грузовик.

Спиральный или ковшовый шнек, показанный на этой схеме, прикреплен к валу, известному как штанга Келли (телескопический элемент квадратного сечения, приводимый в движение горизонтальным вращателем).С помощью этой техники возможна глубина до 70 м. Использование бентонитовой суспензии в сочетании с бурением ковшовым шнеком может устранить некоторые трудности, связанные с бурением мягких илов и глин, а также рыхлых зернистых грунтов без постоянной поддержки обсадными трубами. Одним из преимуществ этого метода является возможность недостаточного расширения. При использовании расширяющегося бурового инструмента диаметр основания сваи может быть увеличен, что значительно повысит несущую способность сваи на конце.Однако недостаточное расширение — это медленный процесс, требующий остановки бурения для смены инструмента и медленный процесс при фактической операции недостаточного расширения. В глине часто предпочтительнее использовать более глубокий стержень с прямыми сторонами.


Сваи несмещаемые

Частично формованные сваи

Этот тип сваи особенно подходит в условиях, когда земля переувлажнена или когда есть движение воды в верхнем слое почвы, что может привести к выщелачиванию цемента из монолитной бетонной сваи.Скважину просверливают обычным способом, а затем в нее опускают кольцевые секции для получения полой колонны. Затем можно разместить арматуру и нанести раствор на основание сваи, вытесняя воду и заполняя зазор снаружи и сердцевину внутри колонны.


Сваи несмещаемые

Сваи, залитые цементным раствором или бетоном

Использование шнеков непрерывного действия становится все более популярным методом при строительстве свай.Эти сваи обладают значительными экологическими преимуществами во время строительства. Их уровень шума и вибрации низкий, и нет необходимости во временной обсадной колонне ствола скважины или бентонитовой суспензии, что делает его пригодным как для глин, так и для сыпучих грунтов. Единственная проблема в том, что они ограничены по глубине до максимальной длины шнека (около 25 м). Сваи строятся путем ввинчивания шнека непрерывного действия в землю на необходимую глубину, оставляя почву в шнеке. Затем раствор (или бетон) может быть выдавлен вниз по полому валу шнека, а затем продолжает накапливаться снизу, когда шнек с грузом грунта извлекается.Затем арматуру можно опустить до схватывания раствора.

Альтернативная система, используемая в зернистых почвах, заключается в том, чтобы оставить почву на месте и смешать ее с цементным раствором, находящимся под давлением, когда шнек вынимается, оставляя столбик земли, армированной раствором.


Сваи

Факторы, влияющие на выбор сваи

Есть много факторов, которые могут повлиять на выбор свайного фундамента. Перед принятием окончательного решения необходимо рассмотреть все факторы и принять во внимание их относительную важность.


Факторы, влияющие на выбор сваи

Расположение и тип конструкции

Для конструкций над водой, таких как причалы и пирсы, наиболее подходящими являются забивные или забивные сваи (в которых оболочка остается на месте). На суше выбор не так прост. Приводные монолитные типы обычно самые дешевые при умеренных нагрузках. Однако часто бывает необходимо, чтобы сваи устанавливались так, чтобы не вызывать какого-либо значительного подъема грунта или вибраций из-за их близости к существующим конструкциям.В таких случаях наиболее подходит буронабивная набивная свая. Для тяжелых конструкций, испытывающих большие нагрузки на фундамент, обычно наиболее экономичны буронабивные сваи большого диаметра. Домкратные сваи подходят для опор существующих конструкций.


Факторы, влияющие на выбор сваи

Состояние грунта

Забивные сваи не могут быть экономично использованы в грунтах, содержащих валуны, или в глинах, когда вертикальное волнение грунта может быть опасным.Точно так же буронабивные сваи не подходят для рыхлого водонасыщенного песка, а недорасвернутые основания нельзя использовать в несвязных грунтах, поскольку они подвержены обрушению до того, как можно будет уложить бетон.


Факторы, влияющие на выбор сваи

Прочность

Это обычно влияет на выбор материала. Например, бетонные сваи обычно используются в морских условиях, поскольку стальные сваи подвержены коррозии в таких условиях, а деревянные сваи могут быть повреждены буровыми моллюсками.Однако на суше бетонные сваи не всегда лучший выбор, особенно там, где почва содержит сульфаты или другие вредные вещества.


Факторы, влияющие на выбор сваи

Стоимость

При принятии окончательного решения о выборе сваи большое значение имеет стоимость. Общая стоимость установки свай включает в себя фактическую стоимость материала, время, необходимое для забивки свай в плане строительства, испытательную нагрузку, расходы на инженера по надзору за установкой и погрузкой, а также организационные и накладные расходы, понесенные между моментом первоначальной установки. расчистка площадки и время начала строительства надстройки.


Сваи

Свайные группы

Сваи чаще устанавливаются группами, а не одиночными. Группу свай следует рассматривать как составной блок из свай и грунта, а не как набор отдельных свай. На вместимость каждой сваи может повлиять забивка последующих свай в непосредственной близости. Уплотнение грунта между соседними сваями может привести к более высоким контактным напряжениям и, следовательно, к увеличению пропускной способности ствола этих свай.Конечная вместимость группы свай не всегда зависит от индивидуальной вместимости каждой сваи. При анализе емкости свайной группы необходимо учитывать 3 режима отказа.
Разрушение одной сваи
Обрыв рядов свай
Отказ блока
Способы вставки, условия грунта, геометрия группы свай и то, как группа ограничена, — все это влияет на поведение любой группы свай. Если группа выйдет из строя как блок, полное трение вала будет мобилизовано только по периметру блока, поэтому любое увеличение пропускной способности вала отдельных свай не имеет значения.При расчете конечной несущей способности необходимо использовать площадь всего основания блока, а не только площади основания отдельных свай в группе. Такое разрушение блока может произойти, если сваи расположены близко друг к другу или если используется заглушка сваи, контактирующая с землей. Разрушение рядов свай может произойти, если расстояние между сваями в одном направлении намного больше, чем в перпендикулярном направлении.


Факультет окружающей среды и технологий, Университет Западной Англии

Откуда винты заземления получают свою устойчивость?

Земля делает всю тяжелую работу

Понятно, что земля является решающим фактором в отношении несущей способности болтов заземления.Взаимодействие между винтами и грунтом — это то, что заставляет заземляющие винты работать как фундамент. Таким образом, земля определяет внешнюю несущую способность фундамента, а винт — внутреннюю несущую способность.

Исследование грунта необходимо для оценки внешней несущей способности фундамента. Это исследование также может дать представление о том, какие типы грунта существуют на строительной площадке, какова плотность грунта и где расположены несущие слои.Не все полы одинаково подходят для несения нагрузок, здесь есть много разных факторов. Они могут включать состав отдельных элементов почвы, плотность подстилки и любые возможные движения грунтовых вод. С помощью этой информации, данных о нагрузке на фундамент и данных о характеристиках заземляющих винтов можно рассчитать и спланировать план фундамента. Испытания на нагрузку также дают представление о фактической несущей способности строительной площадки.Прежде чем приступить к планированию любого проекта, необходимо провести испытание на несущую способность, чтобы подтвердить пригодность строительной площадки.

Профессиональная установка важна

Еще одним важным фактором несущей способности фундамента является технология, используемая для установки. Для помощи в установке доступно большое количество разнообразных машин. Они варьируются от электрических заземляющих отверток и гидравлических навесных устройств для экскаваторов до самоходных гусениц с буровым оборудованием.Независимо от типа машины, все они имеют одну общую черту: ими должен управлять опытный и профессиональный оператор.

Что касается правильного ввинчивания болтов заземления, необходимо учитывать множество разных вещей. Например, необходимо следить за тем, чтобы винты ввинчивались равномерно с достаточным усилием зажима. Вам также необходимо следить за крутящим моментом и уровнем, чтобы обеспечить перпендикулярную установку заземляющих винтов.Любой наклон или неточность установки могут отрицательно повлиять на несущую способность, как и движение грунта вверх. Тем не менее, относительно легко научиться устанавливать винты заземления, и, если следовать рекомендациям производителя по установке, это легко сделать.

Сводка

С винтами заземления он такой же, как и с любым другим типом фундамента. Нужные продукты, подходящая почва и опыт монтажа должны быть объединены, чтобы создать безопасный и надежный фундамент.Шурупы для заземления не только невероятно безопасны, но также являются инновационной и экологически чистой альтернативой другим традиционным типам фундамента. Это означает, что их можно использовать для самых разных целей, от дорожных знаков и рекламных дисплеев до террас, навесов для автомобилей и жилых домов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*