Несущая способность фундамента: Несущая способность фундаментов

🔨 как определяется, лучший фундамент

Строительная компания «Богатырь» оказывает профессиональные услуги в строительстве долговечных и прочных фундаментов на забивных железобетонных сваях, особенно мини сваи — идеальное решение по соотношению цены к качеству. 

В нашей компании работает команда высококвалифицированных специалистов, выполняющие свои работы на высочайшем уровне. Но прежде всего, мы осуществляем определение фактической несущей способности фундамента, что позволяет достигать дальнейшего прекрасного результата.

Эта статья поможет узнать, как произвести правильные расчеты свайных фундаментов, а также, что для этого необходимо.

Используемые приборы

Если принято решение возводить строение на основании, которое было в эксплуатации уже несколько лет, тогда в обязательном порядке производятся действия по определению несущей его способности. Для этой цели требуется специальное оборудование, например, как на фото ниже:

Рис. 1.1: прибор ОНИКС-ОС используется для произведения измерений на прочность бетона, способом отрыва со скалыванием.

На первом этапе происходит обследование фундамента здания. Вся работа имеет такую последовательность:

• Специалисты нашей компании изучают проектную документацию на фундамент.
• Производится анализ грунта на стройплощадке.
• Осматриваются поверхностные элементы основания.
• Инструментальное исследование основания.
• Происходит сбор всех предполагаемых нагрузок на фундамент, например, снег, ветер, масса всего строения и прочее.
• Отталкиваясь от предполагаемых нагрузок, происходит сопоставление с силой сопротивления грунта.

В конце специалисты определяют несущую способность. Возможно, будет принято решение об усилении существующего фундамента.

Совет эксперта! Выполняя анализ линейного основания, обязательная процедура – вскрытие основания, который контактирует с грунтом. Также по периметру необходимо сделать выемки, которые предоставляют возможность добраться к опорной подошве. Когда речь идет о работе с основанием свайного типа у оголовка и ростверка свай мы удаляем грунт.

Рис. 1.2: прибор Пульсар 2.1 ультразвуковой измеритель, использующийся для определения прочности бетона

Определение несущей способности фундамента

Под несущей способностью подразумевается способность основания справиться с предполагаемой нагрузкой.

Совет эксперта! Как показывает наша практика, несущую способность основания попросту невозможно определить на стройплощадке и проектных нагрузках в отрыве от технических характеристик почвы. По этой причине, сперва мы осуществляем сбор необходимой информации, а потом приступаем к решению основной задачи.

Так, для начала происходит анализ почвы и всевозможные геодезические исследования на стройплощадке. Определяются такие данные:

• Насколько земля насыщена водой.
• Какой хим-состав грунта.
• Тип почвы.
• Плотность и коэффициент пористости породы.

Ниже приводиться нормативная таблица, в которой находится информация о сопротивлении плотных и песчаных грунтов:

Рис. 1.3: информация в таблице приводится по центральной части Российской Федерации

После этого выбирается следующая информация:

• Вес строения.
• Предполагаемые нагрузки снега.
• Нагрузка ветра.

Чтобы узнать вес отдельных стройматериалов, следует отталкиваться от следующих весовых характеристик:

Рис. 1.4: удельный вес различных конструкций того или иного строения

Совет эксперта! Согласно всем вычислениям и совокупности всей предполагаемой нагрузки, наши специалисты будут знать точную информацию касательно того, какую нагрузку сможет перенести фундамент, а это позволяет нам точно определять несущую способность.

Особенности расчета

Итак, чтобы определить несущую способность фундамента, необходимо знать:

• Сопротивление испытываемых нагрузок фундаментом и почвы.
• Проектную площадь.

В зависимости от того, какой тип фундамента особенно используется, способ и порядок расчета будет отличаться.

Видео: как определить несущую способность свай эксплуатируемого здания

Железобетонный ленточный

Процесс расчета осуществляется по такой формуле:

• S>Yn×F/Yc×Ro
• S – площадь основания (опорная).
• Yn – коэффициент надежности.
• F – совокупность всей нагрузки дома.
• Yc – коэффициент работы основания в почве.
• Ro – расчетное сопротивление почвы.

Подобные вычисления представлены ниже:

Рис. 1.5: коэф. надежности при работе основания в почве.

Винтовые сваи

В этом случае за основу вычислений берутся хар. одной сваи, а потом умножается на общее количество используемых свай для фундамента.

Совет эксперта! Как показывает наша практика, фундамент на сваях одно из лучших решений. Также нашим клиентам мы рекомендуем микросваи. Если смотреть на них в разрезе цены и качества, то это оптимальное решение. Поэтому мы рекомендуем его к реализации, особенно в сложных грунтах.

Рис. 1.6: схема, как работают сваи в грунте винтового типа.

Чтобы определить опорную площадь одной сваи диаметром 133 мм с лопастями в 300 мм используется следующая формула:

• «R2*3.14» — 15*15*3,14 = 706.5 см2

По силе сопротивления несущая способность рассчитывается так: 706,5×3,6=2,55 тонн. Как следствие, несущая способность фундамента будет равняться следующему 14×2,55 = 35,7 тонн.

Важно! Во всех случаях выполняются индивидуальные расчеты, важно чтобы несущая способность свай соответствовала ожидаемой нагрузки всего строения. По этой причине следует обращаться исключительно к профессионалам

Железобетонные сваи

Преимущество ЖБИ свай в том, что они имеют рабочие боковые стенки, как следствие они имеют улучшенную несущую способность.

Вычисления выполняются посредством такой формулы: P = 10Rh×F+u×l×f>P.

• Rh – сопротивление грунта под острием свай.
• u – поперечное значение (периметр).
• F – поперечное значение.
• f – сопротивление грунта боковыми стенками.
• l – глубина забивки.

Какой фундамент имеет наивысшую несущую способность

Все типы фундамента имеют свои отличительные особенности и свою несущую способность. Самым оптимальным решением со стороны цены и качества, ЖБИ сваи являются универсальными. Как показывает практика, эти намного надежней и выгодней с финансовой стороны.

Рис. 1.7: деревянный каркасный дом на сваях

Совет эксперта! Наши специалисты имеют большой опыт в работе с микросваями. Они прекрасно зарекомендовали себя в плане эксплуатационных характеристик, так как имеют большую несущую способность. Поэтому мы рекомендуем их всем нашим клиентам.

Заказать испытания фундамента

Строительная компания «Богатырь» готова предоставить профессиональные услуги по определению несущей способности фундамента. Плюс ко всему, мы осуществляем работы по погружению железобетонных свай и микросвай, которые в последние годы являются лучшим решением при строительстве домов.

Как рассчитать нагрузку на фундамент + пример, таблица

Перед строительством дома важно грамотно запроектировать его несущие конструкции. Расчет нагрузки на фундамент позволит обеспечить надежность опор под здание. Его проводят перед подбором фундамента после определения характеристик грунта.

Содержание статьи

Какие воздействия испытывает фундамент и их определение

Самый главный документ при определении веса конструкций дома — СП «Нагрузки и воздействия». Именно он регламентирует, какие нагрузки приходятся на фундамент и как их определить. По этому документу можно разделить нагрузки на следующие типы:

• постоянные;
• временные.

Временные в свою очередь делятся на длительные и кратковременные. К постоянным относят те, которые не исчезают при эксплуатации дома (вес стен, перегородок, перекрытий, кровли, фундамента). Временные длительные — это масса мебели и оборудования, кратковременные — снег и ветер.

Постоянные нагрузки

Чтобы рассчитать постоянные нагрузки, потребуется знать:

• размеры элементов дома;
• материал, из которого они изготовлены;
• коэффициенты надежности по нагрузке.

Совет! Для начала рекомендуется нарисовать схему дома, на которой будут нанесены габариты здания, размеры его конструкций. Далее можно воспользоваться таблицей, в которой приведены массы для основных материалов и конструкций.

Также потребуется рассчитать собственную массу фундамента дома. Перед этим нужно определиться с глубиной его заложения. Она зависит от следующих факторов:

• глубина промерзания почвы;
• уровень расположения грунтовых вод;
• наличие подвала.

При залегании на участке крупнообломочных и песчаных грунтов (средний, крупный) можно не углублять подошву дома на величину промерзания. Для глин, суглинков, супесей и других неустойчивых оснований, необходима закладка на глубину промерзания грунта в зимний период. Определить ее можно по формуле в СП «Основания и фундаменты» или по картам в СНиП «Строительная климатология» (этот документ сейчас отменен, но в частном строительстве может быть использован в ознакомительных целях).

При определении залегания подошвы фундамента дома важно контролировать, чтобы она располагалась на расстоянии не менее 50 см от уровня грунтовых вод. Если в здании предусмотрен подвал, то отметка основания принимается на 30-50 см ниже отметки пола помещения.

Определившись с глубиной промерзания, потребуется подобрать ширину фундамента. Для ленточного и столбчатого ее принимают в зависимости от толщины стены здания и нагрузки. Для плитного назначают так, чтобы опорная часть выходила за пределы наружных стен на 10 см. Для свай сечение назначается расчетом, а ростверк подбирается в зависимости от нагрузки и толщины стен. Можно воспользоваться рекомендациями по определению из таблицы ниже.

На этом расчет нагрузки на фундамент не заканчивается. Для каждой конструкции в массе нужно учесть коэффициент надежности по нагрузке. Его значение для различных материалов приведено в СП «Нагрузки и воздействия». Для металла он будет равен 1,05, для дерева — 1,1, для железобетона и армокаменных конструкций заводского производства — 1,2, для железобетона, который изготавливается непосредственно на стройплощадке — 1,3.

Временные нагрузки

Проще всего здесь разобраться с полезной. Для жилых зданий она равняется 150 кг/м2 (определяется исходя из площади перекрытия). Коэффициент надежности в этом случае будет равен 1,2.

Снеговая зависит от района строительства. Чтобы определить снеговой район потребуется СП «Строительная климатология». Далее по номеру района находят величину нагрузки в СП «Нагрузки и воздействия». Коэффициент надежности равен 1,4. Если уклон кровли более 60 градусов, то снеговую нагрузку не учитывают.

Определение значения для расчета

При расчете фундамента дома потребуется не общая его масса, а та нагрузка, которая приходится на определенный участок. Действия здесь зависят от типа опорной конструкции здания.

Пример выполнения вычислений

Удобнее всего сбор нагрузок на фундамент дома делать в табличной форме. Пример рассмотрен для следующих исходных данных:

• дом двухэтажный, высота этажа 3 м с размерами в плане 6 на 6 метров;
• фундамент ленточный железобетонный монолитный шириной 600 мм и высотой 2000 мм;
• стены из кирпича полнотелого толщиной 510 мм;
• перекрытия монолитные железобетонные толщиной 220 мм с цементно-песчаной стяжкой толщиной 30 мм;
• кровля вальмовая (4 ската, значит, наружные стены по всем сторонам дома будут одинаковой высоты) с покрытием из металлической черепицы с уклоном 45 градусов;
• одна внутренняя стена посередине дома из кирпича толщиной 250 мм;
• общая длина гипсокартонных перегородок без утепления толщиной 80 мм 10 метров.
• снеговой район строительства ll, нагрузка 120 кг/м2 кровли.

Далее рассмотрен пример расчета в табличной форме.

Чтобы понять пример, эту таблицу нужно смотреть совместно с той, в которой приведены массы конструкций.

Далее необходимо сложить все полученные значения. Итого нагрузка для данного примера на фундамент с учетом собственного веса составляет 409,7 тонн. Чтобы найти нагрузку на один погонный метр ленты, необходимо разделить полученное значение на протяженность фундамента (посчитано в первой строке таблицы в скобках): 409,7 тонн /30 м = 13,66 т/м.п. Это значение берут для расчета.

При нахождении массы дома важно выполнять действия внимательно. Лучше всего уделить этому этапу проектирования достаточное количество времени. Если совершить ошибку в этой части расчетов, потом возможно придется переделывать весь расчет по несущей способности, а это дополнительные затраты времени и сил. По завершении сбора нагрузок рекомендуется перепроверить его, для исключения опечаток и неточностей.

Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

Хорошая реклама

Читайте также

Пример 6.2. Расчет основания фундамента по несущей способности

Опубликовал admin | Дата 8 Ноябрь, 2018

Требуется проверить основание под фундамент по несущей способности.

На фундамент действуют силы: вертикальная F_v = 260 кН и горизонтальная F_h = 70 кН, а также момент М = 60 кНм. Размеры фундамента: b × l = 1,8 × 1,9 м. Глубина заложения фундамента: d = 1,4 м. Сооружение относится ко 2 классу надежности.

spravkidoc.ru

В основании залегает суглинок со следующими характеристиками:

γ = γ’ = 17,2 кН/м³; IL = 0,4; φ₁ = 20°; с₁ = 13 кПа.

Решение

Эксцентриситет приложения нагрузки:

e = M/F_v =  60/260 = 0,23 м.

Приведенная ширина фундамента по формуле:

b’ = b — 2e_b = 1,8 — 2× 0,23 = 1,34 м.

Приведенная длина фундамента по формуле:
l’ = l = 0,9 м.

Отношение приведенной длины фундамента к его проведенной ширине:

η = l’/ b’ = 0,9 / 1,34 = 0,67.

при η < 1 для расчета коэффициент принимается η = 1.

Коэффициент ξ_γ по формуле:
ξ_γ = 1 — 0,25/η = 1 — 0,25/1,0 = 0,75.

Коэффициент ξq  по формуле:
ξ_q = 1 + 1,5/η = 1 + 1,5/1,0 = 2,5.

Коэффициент ξc  по формуле:
ξ_c = 1 + 0,3/η = 1 + 0,3/1,0 = 1,3.

Проверка условия: tg δ < sim φ₁; 0,27 < 0,34 — условие выполнено, следовательно, возможно вести дальнейший расчет по формуле.

В случае, если условие не выполняется, то формула применяться не может. В этом случае необходимо производить расчет по схеме плоского сдвига.

Коэффициент N_γ = 0,82.

Коэффициент N_q = 3,64.

Коэффициент N_c = 7,26.

Вертикальная составляющая силы предельного сопротивления основания по формуле:

N_u = b’l'(N_γξ_γb’γ₁ + N_qξ_qb’γ₁‘d + N_cξ_cb’c₁)

N_u = 1,34×0,9(0,82×0,75×1,34×17,2 + 3,64×2,5×17,2×1,4 + 7,26×1,3×13) = 429 кН.

Коэф. надежности по назначению γ_n = 1,15.

Коэф. условий работы грунта γ_c = 0,9.

Проверка условия: F ≤ γ_cF_u/γ_n;

260 кН < 0,9×429/1,15 = 335,7 кН — условие выполнено, несущей способности основания достаточно.

Примеры:

Определение несущей способности фундамента — Строительная экспертиза

Определение несущей способности фундамента[]
Определение несущей способности фундамента[]
Определение несущей способности фундамента, расчет несущей способности фундамента[]

Расчет несущей способности фундамента

При составлении расчетной схемы фундамента использовалась представленная копия существующего поэтажного плана здания.

Нагрузка на колонну от покрытия и перекрытия:

• На крайние колонны: 1240х6х3.55=26412 кг
• На средние колонны: 1240х6х5.93=44119 кг
• Нагрузка от колонны: 87х9.5=827 кг
• Нагрузка от стеновых сендвич-панелей: 25.5х6х9=1377 кг
• Нагрузка от существующего фундамента: 1.5х2500х0.4=1500 кг
• Нагрузка от транспорта: 1750/1.75=1000 кг/м
• Нагрузка от конструкции пола и временная длительная нагрузка: (120+400)х1х1=520 кг

Общая нагрузка на фундамент:

• На крайние колонны: N=26412+827+1377+1500+1000+520=31636 кг
• На средние колонны: N=44119+827+1500+520= 46966 кг

Среднее давление под подошвой фундамента с учетом коэффициента надежности по ответственности здания gn=1.0 (ст. 16, п. 7 ФЗ от 30.12.2009 N 384-ФЗ):

• На крайние колонны: r=N/b=31636/(0.4х1)=79090 кг/м2=79.09 т/м2
• На средние колонны: r=N/b=46966/(0.4х1)=117415 кг/м2=117.415 т/м2
• Предварительное расчетное сопротивление Ro=150 кПа (табл. В.9 СП 22.13330.2011)

На крайние колонны:

Тип фундамента
Столбчатый на естественном основании

1. Исходные данные:

• Тип расчета: Проверить заданный
• Способ расчета: Расчет основания по деформациям
• Способ определения характеристик грунта: Фиксированное R
• Конструктивная схема здания: Жёсткая при 1.5<(L/H)<2.5
• Наличие подвала: Нет
• Исходные данные для расчета – 150 кПа
• От подошвы до кровли расчетного слоя грунта (hg) 1.5 м
• Высота фундамента (H) 1.5 м
  b= 1 м, a= 0.4 м
• Глубина заложения фундамента от уровня планировки (без подвала) (d) – 1.5 м
• Усредненный коэффициент надежности по нагрузке – 1.15

2. Выводы:

• По расчету по деформациям коэффициент использования K= 0.72
• Расчетное сопротивление грунта основания 150 кПа
• Максимальное напряжение в расчетном слое грунта в основном сочетании 107.61 кПа
• На средние колонны:
• Тип фундамента
  Столбчатый на естественном основании

1. Исходные данные:

• Тип расчета: Проверить заданный
• Способ расчета: Расчет основания по деформациям
• Способ определения характеристик грунта: Фиксированное R
• Конструктивная схема здания: Жёсткая при 1.5<(L/H)<2.5
• Наличие подвала: Нет
• Исходные данные для расчета – 150 кПа
• От подошвы до кровли расчетного слоя грунта (hg) 1.5 м
• Высота фундамента (H) 1.5 м
  b= 1 м, a= 0.4 м
• Глубина заложения фундамента от уровня планировки (без подвала) (d) – 1.5 м
• Усредненный коэффициент надежности по нагрузке – 1.15

2. Выводы:

• По расчету по деформациям коэффициент использования K= 0.88
• Расчетное сопротивление грунта основания 150 кПа
• Максимальное напряжение в расчетном слое грунта в основном сочетании 132.58 кПа

Вывод: несущая способность существующих фундаментов от предварительных проектируемых нагрузок обеспечена.
Однако обращаем на Ваше внимание, что для окончательного определения несущей способности фундамента необходимо выполнить геодезические изыскания и разработать проектную документацию.
В связи с конструктивной особенностью проектирования баз наружных колонн возникнет необходимость местного увеличения ширины фундамента или устройства нового фундамента в местах опирания стальных колонн в рамках существующих фундаментов.

минимальная и максимальная, пример расчета

Монолитные и сборные фундаменты ленточного типа являются наиболее распространенными в малоэтажном строительстве. Это объясняется оптимальным соотношением надежности, несущей способности и финансовых затрат на строительство.

От чего зависит оптимальная ширина ленты

Размеры поперечного сечения ленточного фундамента определяются проектным расчетом и зависят от таких факторов как:

• тип грунта на участке застройки;
• глубина промерзания почвы;
• уровень залегания грунтовых вод;
• расчетный вес здания с учетом снегового покрова;
• ветровые нагрузки на стены и кровлю;
• материал, из которого будет возводиться основание.

Для сбора исходных данных приходится использовать справочную литературу, проводить гидрогеологические изыскания на участке.

Нормативные документы

Ширина ленточного фундамента, прежде всего, привязана к несущей способности грунта. Для плотной устойчивой почвы достаточно добавить по 70-100 мм с каждой стороны от толщины стены для получения оптимальной ширины ленты. А вот при неплотном и рыхлом грунте ее необходимо значительно увеличивать — в некоторых случаях она может достигать 900 мм.

Чтобы избежать большого расхода бетона или каменных материалов, применяют составные конструкции из широкой бетонной опоры внизу и верхней части ленты, ширина которой зависит от толщины стен. Основная проблема широких ленточных фундаментов заключается в невозможности их применения на подвижных пучинистых почвах и при высоком уровне грунтовых вод.

Нормативных документов, которые следует использовать при выполнении расчетов, три:

В первом изложена методика расчета фундамента. Во втором приведены стандартные требования к фундаментным конструкциям. В третьем указана глубина промерзания грунта по климатическим зонам для большинства крупных населенных пунктов.

Получить данные о глубине залегания грунтовых вод, определить тип и структуру грунта можно только на основании гидрогеологических изысканий на участке. Их проводят специализированные организации, проводя пробное бурение на глубину ниже точки промерзания. Услуга эта не дешевая, но воспользоваться ею нужно, поскольку на надежности и безопасности не экономят.

Минимальная ширина

Методика расчета размеров сечения ленты определяет не конкретное числовое значение ширины, а величину, меньше которой она быть не должна. Реальное основание обычно на 10-20% больше, а минимальная ширина ленточного фундамента нужна для определения оптимального значения ширины и снижения расходов на строительство.

Иногда, при плотном устойчивом грунте и получении в расчетах минимальной ширины фундамента 200-250 мм, применяют компромиссный вариант. Строят нижнюю часть узкой, а верхние 300-400 мм определяют толщиной стен. Такой способ можно часто увидеть при строительстве легких бань, веранд и хозяйственных построек.

Максимальная ширина

В указанных выше нормативных документах понятие максимальной ширины фундаментной ленты отсутствует. Проектный расчет ширины ленточного фундамента должен быть направлен на обратное – определение оптимальных размеров с целью снижения финансовых затрат.

Однако, есть один важный нюанс, который следует учесть при строительстве зданий с обустройством подвала. В этих случаях ограничение максимальной ширины фундамента существует. Оно связано с весовым давлением на грунт и зависит от длины каждой отдельной стены, а также материала, из которого она сделана.

Для стен длиной до 3 метров фундаментная подошва должна быть не более:

• бетонный монолит – 400 мм;
• бетонные фундаментные блоки – 500 мм;
• бутобетон – 600 мм;
• кирпич полнотелый – 750 мм;
• бутовый камень – 800 мм.

Если стены длиной более 3 метра, то максимально допустимая ширина составляет:

• железобетонный монолит – 500 мм;
• бетонные фундаментные блоки – 600 мм;
• бутобетон – 800 мм;
• кирпич полнотелый – 900 мм;
• бутовый камень – 1000 мм.

Эти данные не являются нормативным требованием и взяты из практических наблюдений строителей. Поэтому их следует учитывать при расчетах, но не принимать за безусловные.

Какие данные потребуются для расчета

Кроме климатологических показателей региона, гидрогеологической структуры грунта и определения материала фундаментных стен, для разработки проекта требуется определить полный вес постройки, несущую способность грунта и длину стен.

Определение нагрузки от здания

Весовая нагрузка на ленточный фундамент определяется по простой формуле:

М+П+С+В, где:

• М – мертвая масса здания, включающая вес всех строительных конструкций и элементов, в том числе фундамента;
• П – полезная нагрузка или вес всего, что будет находиться внутри постройки и создавать давление на перекрытия;
• С – максимально возможная масса снегового покрова зимой и в начале таяния;
• В – ветровое давление на стены и кровлю.

Полученный расчетный результат следует умножить на коэффициент 1,2-1,25, обеспечивая 20-25% запаса прочности конструкции ленточного фундамента.

Несущая способность или сопротивление грунта

Этот показатель приводится в нормативной литературе и определяется ГОСТ 25100-95 «Классификация грунтов». Для наиболее распространенных типов почвы он составляет (в кг/см²):

• суглинок – 1,5-2,8;
• глина сухая плотная – 1,6-3,0;
• песок мелкозернистый – 2,2-3,4;
• среднезернистый – 2,5-3,6;
• супесь – 2,6-3,6;
• песок крупных фракций – 3,6-4,6;
• гравий, щебень, галька – 5,1-6,5.

На показатель сопротивления весовым нагрузкам также влияет влажность, текучесть и пористость почвы, которые приходится учитывать при подготовке расчетных данных.

Пример расчета ширины подошвы под ленточный фундамент

Определение размера опорной фундаментной подошвы производится по формуле:

Ширина = масса здания : длина стен : сопротивление грунта

Предположим, что первоначальные расчеты при сборе данных показали:

• здание из газобетонных блоков с учетом полезной, снеговой и ветровой нагрузки создает весовое давление 165800 кгс;
• общая длина фундаментной ленты в доме 10 х 8 метров с одной поперечной перемычкой составляет 44 метра или 4400 см;
• грунт – сухая плотная глина с несущей способностью 1,9 кг/см².

На основании этих показателей выполняем расчет ширины ленты для дома из газобетона:

165800 : 4400 : 2,1 = 19,83 см, округляем до 20 см

Получается, минимальная ширина ленты может быть равна 20 см. Однако, толщина газобетонных блоков 300 мм и фундамент должен выступать за края стены как минимум на 5 см. Следовательно, оптимальная ширина подошвы будет равна 400 мм, что обеспечит двойной запас прочности конструкции. К слову, полный просчет ленточного основания представлен тут, а вопрос оптимальной глубины заложения ленты рассмотрен здесь.

Усредненные значения ширины ленты для различных типов построек

Как показывают результаты эксплуатации здания, средняя ширина монолитного ленточного фундамента, в зависимости от типа грунта и размеров постройки, составляет:

Бани, веранды, гаражи, сараи и другие легкие хозяйственные постройки:

• на плотном грунте и глине – 250 мм;
• суглинки – 300 мм;
• песок и супеси – 350 мм;
• рыхлый песок, насыпные грунты – 450 мм.

Ширина ленты фундамента для одноэтажного дома из газобетона и легких каркасных зданий:

• плотный грунт и сухая глина – 300 мм;
• суглинки – 350 мм;
• крупно- и среднезернистый песок и супеси – 400 мм;
• рыхлый песок, плохо уплотненный насыпной грунт – 450 мм.

Под кирпичный дом высотой до двух этажей:

• плотные типы грунта – 500 мм;
• супеси и слежавшиеся пески – 600 мм.

Для строительства тяжелых домов на рыхлых, пучинистых и неустойчивых грунтах от ленточного основания лучше отказаться и подобрать другой тип основания. Однако, сначала обратитесь за консультацией к опытному специалисту. Не исключается, что в ваших расчетах есть ошибка.

как рассчитать объем, нагрузки, материалы, высоту и размер, толщину и прочность, посчитать кубатуру, какие программы использовать?

Ленточный фундамент – это наиболее оптимальный вариант основы малоэтажного здания.

Он применяется при строительстве коттеджей и хозпостроек на участках с различными характеристиками грунта и при разных климатических условиях.

При этом фундамент ленточного типа можно возвести своими руками. Но сначала его нужно тщательно рассчитать.

О том, как произвести расчет ленточного фундамента для дома, читайте в статье.

Методы

Для расчетов применяются различные методы. Один из них – расчет на прочность и устойчивость. В его основе лежит вычисление несущей способности фундамента.

Применяется данная методика в определенных случаях – если строительство здания будет вестись:

• на склоне,
• на скалистом грунте,
• в местности с сильным сейсмическим воздействием.

Вычисления выполняются с применением цепочки сложных формул, осуществляются квалифицированными специалистами.

Существует методика расчета ленточного фундамента по несущей способности грунта. Она представляет собой расчет минимальной площади подошвы ленты, при которой здание вместе с основанием не будет продавливать почву под собой и проседать.

О вычислении ширины ленты и ширины подошвы фундамента будет подробнее рассказано ниже. При таких выселениях применяется таблица несущей способности грунтов.

Вместо расчетов по несущей способности грунтов, которые применяются чаще и являются более простыми, можно применить расчеты по модулю деформации грунта. Это более сложный инженерный процесс, осуществляемый при помощи сложных формул.

Группы предельных состояний

Предельные состояния оснований – это состояния, при которых строительная конструкция прекращает удовлетворять требуемым параметрам (уменьшается сопротивление нагрузкам, возникают недопустимые смещения и повреждения).

В целом все несущие основания рассчитываются по 2-м группам предельных состояний. По 1-й группе основание рассчитывают на прочность и устойчивость, а по 2-й группе – на прогибы, деформации и величину раскрытия трещин:

1. Первая группа (потеря несущей способности) — основная, т.к. если конструкция не проходит расчетами по ней, то это будет представлять угрозу для жизни.
2. Вторая группа связана с непригодностью конструкций к нормальной эксплуатации.

Что нужно знать?

Для расчетов ленточного фундамента необходимо знать несущую способность грунта под подошвой. Исследуют слой почвы, который находится на 50 см ниже основания будущего фундамента.

Каждый тип грунта имеет свою несущую способность. Это можно увидеть в таблице:

Кроме этого нужно знать глубину промерзания почвы в данной местности (для определения точки заглубления ленты), а также:

• параметры допустимой деформации грунта,
• длину ленты (в зависимости от архитектурного решения),
• общий вес здания,
• временную нагрузку на него в разные сезоны.

Все перечисленные данные необходимо собрать еще до начала расчетов. На основании необходимых данных составляется проект фундамента.

В нем указываются параметры ленты, а также материалы, которые должны будут применить рабочие при его возведении. Проектировщик определяет, какая арматура будет использована для армирования ленты, и какой маркой бетоном ее следует залить.

Специальные программы

Чтобы рассчитать при проектировании фундамент, можно использовать специальные строительные формулы. Но проще это сделать с применением онлайн-калькуляторов или приложений.

В них уже заложены определенные методики расчетов, пользователю следует только ввести свои данные:

• длина ленты,
• вес здания,
• тип грунта и т. д.

Для разового расчета удобнее калькуляторы, профессиональные проектировщики используют приложения, которые можно точнее настроить, они сохраняют историю расчетов, более надежно работают.

Согласно отзывам профессиональных строителей и частных застройщиков самый удобный и информативный калькулятор расчета ленточного фундамента по этой ссылке.

С его помощью можно легко рассчитать:

1. Размер ленты.
2. Параметры опалубки.
3. Диаметр и количество арматуры.
4. Объем бетона для заливки.

Для расчетов по материалам, с учетом их стоимости, рекомендуют этот сервис. В данном случае в форму вносятся такие данные как пропорции бетона, вид арматуры, размеры досок для опалубки и другая информация, которую можно взять из пояснительной записки архитектора.

Надежных сервисов, позволяющих рассчитать одним шагом и параметры ленты, и ее стоимости нет. Нужно сначала просчитать и продумать проект фундамента, и только потом высчитывать смету.

Как рассчитать самостоятельно?

Для больших коттеджей расчеты фундамента должны делать специалисты. Самостоятельно можно рассчитать ленту под малогабаритный дачный домик или хозпостроку. Причем делать это нужно предельно внимательно, соблюдая строительные нормы и правила.

Важно помнить, что высчитывается ширина ленты, остальные ее параметры определяются архитектурой здания, характеристиками грунта и климатическими условиями местности.

Сбор нагрузок

Сбор нагрузок – это подсчет общего веса здания, который будет удерживать фундамент в процессе эксплуатации. На данном этапе сначала подсчитывается вес всех элементов конструкции постройки:

• перекрытия,
• стены,
• перегородки,
• кровельный пирог,
• коммуникационные системы,
• внутренняя и наружная отделка.

Определить массу основных архитектурных конструкций можно по проектно-архитектурным таблицам:

Согласно нормативам сводам правил по строительству (СП) при расчетах необходимо учитывать коэффициент надежности. То есть каждое взятое из таблицы значение нужно еще умножить на соответствующий коэффициент.

Полезная

Полезная нагрузка добавляется к нагрузке основной. В нее входит вес всего того, что помещают в дом в процессе эксплуатации. Это мебель, оборудование, бытовая техника, личные принадлежности жильцов и сами жильцы.

Снеговая

Снеговая нагрузка относится к временным, и тоже должна быть учтена. К ней следует добавить нагрузку от сильных ветров и ливней.

Снеговая нагрузка регламентируется СНИП 2.01.07-85, определяется в зависимости от региона, и тоже может быть взята из общедоступной таблицы.

Размеры

На следующем этапе определяются размеры ленты:

Подошвы

Расчет проводится по 2-й группе предельных состояний. При строительстве домов из легких материалов или на участках с качественным плотным грунтом лента закладывается одной ширины по всей высоте и опирается на песчано-щебневую подушку.

Если дом будет слишком массивным за счет стеновых материалов или больших масштабов, или если строительство планируется на участке со слабым грунтом, ленту следует опереть на подошву – расширенное железобетонное основание.

Размеры подошвы определяются по несущей способности грунта или по степени его усадки. Чаще применяется второй способ. Необходимо сравнить показатель сопротивления грунта на участке и суммарную нагрузку здания в кг на 2м.

Если первая цифра меньше второй, можно строить дом без подошвы, он будет стоять, не деформируя почву под основанием. Если сопротивляемость грунта меньше удельного веса – нужна подошва.

Сопротивляемость грунта:

1. Крупнозернистый песок – 60-50 т/м².
2. Среднезернистый песок – 50-40 т/м².
3. Супеси – 30-20 т/м².
4. Суглинки – 30-10 т/м².
5. Глина – 60-10 т/м².
6. Щебенка – 60-40 т/м².
7. Гравий – 50-35 т/м².

Подошва обеспечивает равномерное распределение нагрузки от постройки грунту, придает фундаменту жесткость, обеспечивает защиту от неравномерного проседания. Она должна быть минимум в 2 раза шире самой ленты.

Минимальное значение ширины подошвы вычисляется по формуле B = 1,3×Р/(L×Rо), где:

• Rо – сопротивление несущего грунта;
• L – длина ленты в сантиметрах;
• Р – общий вес постройки;
• 1,3 – коэффициент запаса.

Глубина и высота

Ленточный фундамент может быть мелкозаглубленным и заглубленным. Для небольших построек на плотном или скалистом грунте используется мелкозаглубленный вариант. В этом случае лента вкапывается на глубину, которая на 20-25% меньше глубины промерзания грунта. Например, при глубине промерзания 1 метр, делают опору глубиной 75 см.

Обычный заглубленный фундамент вкапывают на уровень промерзания грунта при слабой ее пучинистости, и на 30-50 см глубже, если грунт отличается высокой пучинистостью.

Узнать глубину промерзания можно при помощи соответствующих онлайн-сервисов или посмотрев таблицы показателей по регионам.

Высотой ленты называют высоту цоколя – той части фундамента, которая возвышается над уровнем почвы. Это расстояние должно составлять минимум 30 см. Но в регионах с обильными осадками дома возводятся с высоким цоколями – до 1 метра. Если дом имеет подвальное помещение, высоты цоколя должно хватить для размещения вентиляционных окон, это не менее 40 см.

Толщина

Толщину ленты можно рассчитать по формуле В = Р/L*R, где:

• Р – масса дома;
• L – длина ленты;
• R – несущая способность грунта.

Толщина фундамента должна быть минимум 30 см. Лучше делать ее немного шире, чем надземные стены дома. Чем меньше разница ширины ленты и опирающейся на нее стены, тем точнее должна быть геометрия элементов постройки.

Если в результате расчетов по формуле получается значение меньше 30 см, делают ширину по размерам стен. Если при расчетах ширины фундамента получается результат, немного превышающий ширину стен, его просто делают шире, доводя до нужного параметра.

Но если получается, что дом должен опираться на широкую основу, и делать такой ширины ленту нецелесообразно, ее строят шириной 30-60 см и обустраивают расширенное основание в виде подошвы.

По прочности

Расчет прочности ленточных оснований заключается в проверке достаточности высоты песчаной подушки на действие поперечной силы и в назначении арматуры в песчаной подушке. Расчет основания по прочности производится по первой группе предельных состояний по расчетным нагрузкам.

Жестких лент на изгиб

Бетон является довольно прочным материалом, способным выдерживать большие нагрузки на сжатие. Но он плохо переносит нагрузки на изгиб.

Чтобы придать ему должные характеристики, его при заливке армируют. Выбор арматуры для продольных элементов каркаса регламентируется СНИП. Общее сечение основной арматуры должно быть не меньше 0,01% от поперечного сечения ленты.

Корректировка параметров

В некоторых случаях, если изначально планируется строительство из тяжелых материалов, а грунт характеризуется слабой сопротивляемостью, при расчетах получается, что лента фундамента будет слишком широкой.

Ленточный фундамент с шириной более 60 см выходит неоправданно дорогостоящим. В таких случаях проектировщику приходится пересчитывать проект, принимая за основу другие стройматериалы.

Например, вместо кирпичного дома может оказаться целесообразнее строить пенобетонный или каркасный. Сам фундамент иногда рациональнее делать другой конструкции – столбчатым или свайным.

Как посчитать кубатуру?

Кубатура нужна для правильных расчетов расхода бетона. Чтобы ее узнать, нужно перемножить длину, ширину и высоту ленты.

Считаем все материалы

Рассчитать материалы можно самостоятельно. Каждый материал считается отдельно. Сначала песок и щебень для подушки, с учетом ее ширины, высоты и длины. Потом брус и доска для опалубки.

После этого арматура основная, арматура тонкая и проволока для армирования. Далее рассчитывается расход бетона.

Все это можно посчитать при помощи онлайн калькулятора, указав:

• форму,
• размер,
• глубину,
• ширину будущего фундамента.

Пример для каркасного дома

Каркасные дома мало весят, поэтому под них возводят облегченные фундаменты. Например, нужно построить компактный дом размером 6 на 9 с шириной стен 30 см, на устойчивом грунте с глубиной промерзания 75 см.

Можем делать стены минимально допустимой ширины, плюс допуски на погрешность (30-40 см) и применить мелкозаглубленный фундамент (50 см).

Если эти цифры проверить по формулам или при помощи калькулятора, то получится, что такой фундамент будет для каркасного дома с большим запасом прочности.

Заключение

Перед тем как планировать возведение основания, нужно правильно рассчитать габариты ленты и затраты на строительство. Можно это сделать самостоятельно, зная основы расчета или обратившись к специальным строительным сервисам, либо воспользоваться услугами профессионалов.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Одноклассники

Мой мир

способы расчета под закладку фундамента, СНиП

Содержание статьи:

Степень восприимчивости почвы к нагрузкам называют несущей способностью грунта. Показатель характеризует максимальное усредненное давление между подошвой фундамента и земли, при котором не происходят сдвиги, оползни и провалы в окружающем слое. На величину значения влияет вид почвы, ее физические и механические характеристики.

Что такое несущая способность грунта и на что она влияет

От несущей способности грунта зависит выбор типа фундамента

Понятие рассматривают как давление, воспринимаемое единицей площади основания, при котором оно не деформируется и не приводит к разрушению строения. Геологи исследуют грунт, чтобы определить его свойства и рассчитать несущие характеристики.

Восприимчивость почвы к давлению зависит от условий:

• тип грунта;
• массивность слоя;
• отметка залегания;
• показатели нижележащего пласта;
• уровень почвенных вод;
• глубина промерзания земли;
• плотность породы.

Показатели несущей способности влажного и сухого грунта отличаются, т.к. при насыщении влагой повышается текучесть и снижается сопротивление нагрузкам. Если слой контактирует с жидкостью, он относится к категории насыщенных. Исключение составляют песчаные крупно и среднезернистые почвы, которых не касается деформация так как они пропускают влагу, а не скапливают ее.

Изыскания проводят для определения, подходит слой для установки фундамента или нужно усилить его для повышения несущей способности. Не проектируют опорные элементы на глубине, где граничат разные пласты. Подошву фундамента закладывают ниже отметки стояния почвенной влаги, т. к. насыщенные породы вспучиваются при замерзании.

Чувствительность грунта к нагрузкам снижают путем искусственного уплотнения или введения химических модификаторов. В первом случае вбивают сваи, чтобы уменьшить объем пустот в почве. Химические реагенты способствуют адгезии (сцеплению) отдельных частиц почвы.

Определение плотности почвы и уровня грунтовых вод

Плотность определяют в зависимости от пористости основания. В почве есть твердые части, между ними находятся полости, наполненные водой или воздухом в зависимости от условий. Если превысить максимально допустимую нагрузку, сдвиги приведут к разрушению дома. Плотные грунты с малым числом или одиночными кавернами относят к наиболее прочным основаниям.

Плотность находят отношением веса почвенного образца при стандартной влажности к объему, который он занимает. Расчет делают по формуле p = B / V, где:

• B — вес грунта в естественном состоянии, г;
• V — объем, см3.

Породы, которые залегают неглубоко от поверхности, считаются неплотными, с понижением отметки грунты становятся толще, надежнее и прочнее, т. к. на их давят вышележащие пласты. В России наблюдают пески и глины, есть торфяники, болотистые местности и регионы со скальными породами.

Грунтовые жидкости находят в слабых и рыхлых породах или трещинах плотных пластов. Почвенная влага обычно поднимается постепенно и не имеет напора.

Уровень стояния зависит от факторов:

• осадки, испарения;
• температура воздуха, атмосферное давление;
• изменение состояния водоемов;
• хозяйственные процессы деятельности людей.

Влага внутри слоев может быть агрессивной, содержать кислоты, щелочи, сульфаты, углекислоту — такие добавки разрушают бетон и металл фундаментов. Определяют уровень жидкости путем бурения в полевых условиях шурфов, которые отрывают на несколько метров, чтобы они были ниже предполагаемой отметки опоры. Скважину накрывают и оставляют на 5 – 7 суток. Если в ней не обнаружена вода, почва не содержит влаги. В другом случае для выполнения строительных работ по правилам нужен дренаж (система отвода воды).

Как определить несущую способность грунта под фундамент самостоятельно

Несущая способность является основой при проведении подсчета в процессе проектирования. Классифицируют грунты в рамках сведений документа ГОСТ 25.100-2011 «Грунты. Классификация». Нормы сопротивления давлению находятся в таблицах нагрузки на грунт материалов СП 22.133.30-2016 «Основание зданий и сооружений». Здесь же приводятся стандартные модули расчёта, формулы, коэффициенты.

Несущую способность находят математическим выражением R = R₀ · (1 + K · (B -100) / 100) · (N + 200) / 2 · 200 — для заглубления до двух метров, и формулой R = R₀ · (1 + K · (B -100) / 100) + K₂ · Q · (N – 200) — если конструкция погружается более двух метров, где:

• R₀ — противодействие нагрузке по вертикальной оси, содержится в таблицах и определяется видом грунта;
• K₂ — используется при расчётах в стабильных слоях;
• K — поправочный коэффициент из таблиц СП на разновидность породы;
• B — поперечный размер низа фундамента;
• N — глубина погружения опоры;
• Q — коэффициент, чтобы найти расчетный средний показатель удельного веса почвы от верха земли до подошвы фундамента.

Тип грунта можно определить своими руками. Берут грунт из скважины на глубине погружения опоры, смачивают водой и скатывают жгут, затем его соединяют в кольцо. Элемент без трещин, легко соединяется — почва связная, чаще это глины. При сгибании появляются трещины, значит, в руках смесь глины и песка, последнего содержится 10 – 30%. Жгут трудно скатать, а соединить кольцом невозможно — песчаная почва.

Далее используют таблицы СНиП несущей способности грунта, где по типу почвы можно найти требуемое значение.

Риски ошибок в исследовании несущей способности грунта

Появляется опасность сдвига почвы в результате неточного расчёта глубины заложения и габаритов фундамента. Здание весит тонны, на грунт оказывается сильное давление, поэтому к расчетам привлекают строительных инженеров и техников, чтобы в будущем исключить проблемы с деформацией.

Неправильное нахождение несущей способности почвы влечет неприятности в виде:

• ошибочного подсчета диаметра сваи, площади подошвы ленточного монолита, бетонной плиты;
• установки опоры в неплотные грунты, просадки строения;
• неправильного выбора отметки заглубления, выталкивания фундамента вспучивающимися грунтами.

В расчете применяют много коэффициентов, которые нужно точно определить в таблице, иначе фундамент будет запроектирован с ошибками, которые легко править на бумаге, но трудно устранить после возведения стен и кровли. Шатается коробка дома, прогибаются полы в результате чрезмерных усадок после неправильно установленных свай. В здании идут трещины по углам, перекашиваются оконные и дверные коробки в проемах, если сдвинется ленточный фундамент.

Критерии безопасности и стандарты несущей способности фундамента

В этом документе основное внимание уделяется стандартам оценки коэффициента безопасности для анализа устойчивости фундамента. Проблема устойчивости фундамента анализируется методами анализа рисков инженерных сооружений и проектирования, основанного на надежности, а коэффициент запаса устойчивости фундамента определяется с использованием метода коэффициента запаса прочности по несущей способности (BSFM) и метода коэффициента запаса прочности ( ССФМ). На типичном примере допустимые коэффициенты безопасности были откалиброваны с целевым показателем надежности, указанным в соответствующих стандартах.Были установлены два критерия безопасности и их нормы несущей способности фундамента для этих двух методов (BSFM и SSFM). Универсальность критериев безопасности и их нормативов надежности фундамента проверена на основе концепции коэффициента запаса прочности (RSM).

1. Введение

Устойчивость фундамента является важным фактором при проектировании фундамента [1, 2]. Фактически, устойчивость фундамента обычно оценивается и анализируется с помощью коэффициента запаса несущей способности.Некоторые факторы влияния на проблему анализа устойчивости фундамента изучаются многими исследователями [3–6]. Коэффициент запаса прочности фундамента можно определить как соотношение между предельной несущей способностью и фактической нагрузкой на грунт фундамента. Этот метод основан на инженерном опыте и не может отражать процесс разрушения грунтового массива фундамента [7]. Однако прочность и запас прочности откосов может быть отражен методом расчета запаса прочности при анализе устойчивости откосов, и это также имеет физическое значение.Метод расчета и стандарт запаса прочности — два важных вопроса для задач анализа устойчивости откосов и проектирования фундамента. Таким образом, стандарты запаса прочности являются ключевым вопросом при анализе устойчивости фундамента и откосов. Эти проблемы могут быть проанализированы с помощью метода анализа рисков инженерных сооружений и метода проектирования, основанного на надежности. Проблема неопределенного анализа устойчивости откосов была первым применением метода, основанного на надежности, в инженерно-геологическом проектировании [7].Впоследствии метод анализа надежности был использован для анализа проблемы несущей способности фундамента. Например, на основе анализа предельных значений и метода анализа, основанного на надежности, Massih проанализировал несущую способность ленточных фундаментов, объединив несущую способность фундамента [8]. Более того, метод анализа на основе надежности может быть объединен с численным методом для расчета и анализа проблемы устойчивости откосов и несущей способности фундамента. Например, несущая способность ленточного фундамента на недренированной глине / невесомой почве проанализирована Griffiths et al.с использованием метода надежности и конечно-элементного анализа [9, 10]. Чувствительность запаса прочности для фундаментальной проблемы анализируется Гриффитсом с использованием метода уменьшения прочности и метода увеличения нагрузки [11, 12]. В данном исследовании допустимый диапазон показателей надежности фундамента исследуется на типичном примере, а стандарты оценки запаса прочности устанавливаются с помощью метода коэффициента запаса прочности по несущей способности (BSFM) и метода коэффициента запаса прочности (SSFM). Концепция «коэффициента запаса прочности (RSM)» используется для проверки универсальности этих стандартизованных значений, а осуществимость RSM была оценена на основе технического исследования.

2. Анализ несущей способности фундамента

2.1. Коэффициент запаса прочности при анализе несущей способности фундамента

Коэффициент запаса прочности для задачи анализа устойчивости фундамента можно определить с помощью традиционных методов (например, метода предельного равновесия) и метода снижения прочности.

2.1.1. Фактор критериев безопасности на основе BSFM

В традиционных методах обеспечения безопасности фактор безопасности может быть определен как отношение предельной нагрузки к фактической нагрузке; то есть, где — коэффициент запаса прочности, — фактическая нагрузка на фундамент и предельная несущая способность фундамента.Значение рассчитывается с использованием формулы для несущей способности фундамента, предложенной Терзаги [13]: где,, и — сцепление, угол внутреннего трения, удельный вес грунта основания основания и удельный вес грунта под фундаментом. опора соответственно; и, и — коэффициенты несущей способности фундамента.

Мейерхоф предложил формулы трех коэффициентов несущей способности (,, и) для жестких грубых и полосовых опор [14]. Формулы для коэффициента несущей способности, разработанные Мейерхофом и Хансеном, также широко используются [15–17].Формулы, предложенные Терзаги, Мейерхоф и Хансеном, являются полуэмпирическими выражениями, но формула несущей способности Весича более краткая и эффективная. Таким образом, формула несущей способности Весича используется для расчета запаса прочности фундамента.

2.1.2. Фактор критериев безопасности На основе SSFM

Фундамент можно рассматривать как уклон с нулевым уклоном, а коэффициент запаса прочности можно рассчитать с помощью метода анализа устойчивости откоса. Исходя из этого предположения, соответствующие индексы прочности уменьшаются на величину, обратную следующей:

Уравнения (6) заменяются в (2), чтобы уступить, где нижний индекс представляет соответствующий индекс прочности после уменьшения.

Эти два метода (BSFM и SSFM) имеют разные определения коэффициента безопасности, и оба они используются в методе детерминированного анализа для расчета коэффициента безопасности. Расчет устойчивости фундамента к скольжению также можно выполнить с помощью метода неопределенного анализа с показателем надежности. Таким образом, индекс надежности запаса прочности фундаментов будет использоваться для анализа проблемы устойчивости фундамента в данном исследовании.

2.2. Анализ надежности несущей способности фундамента

На основе метода предельного равновесия уравнение для предельного состояния может быть определено следующим образом: где — группа независимых случайных величин; в данной статье это параметры прочности и.Формула расчета индекса надежности следующая: где и — среднее значение и стандартное отклонение запаса прочности. Связь между коэффициентом безопасности и индексом надежности описывается формулой (9), которая широко используется в соответствующих стандартах [18, 19]. Индекс надежности рассчитывается методом второго момента первого порядка, и вводится стандартная безразмерная переменная:

Индекс надежности и расчетные точки в пространстве координат плоскости показаны на рисунке 1.Исходная точка представляет собой среднее значение, которое также является наиболее вероятным значением случайной величины. Точка представляет собой наиболее возможную точку в состоянии отказа, то есть расчетную точку в стандартном пространстве. Длина представляет собой индекс надежности, а физическая значимость — это кратчайший путь, по которому случайная величина будет проходить от наиболее возможного значения до поверхности отказа.

На данном этапе функция может быть расширена до ряда Тейлора. Для линеаризации функции зарезервированы только постоянные и линейные члены.Затем вычисляются среднее значение и стандартное отклонение функции в точке; индекс надежности рассчитывается по следующей формуле:

Единый стандарт проектирования для гидротехники в Китае [20] определяет допустимые показатели надежности гидротехнических сооружений с различными степенями безопасности, как показано в таблице 1. В этой таблице тип I — непредвиденный отказ, а тип II — внезапный отказ, который не показывает четкого сигнала перед отказом, но практически невозможно исправить или отремонтировать впоследствии.Отказ гидротехнического сооружения можно рассматривать как отказ II типа.

В гидротехнике последствия разрушения фундамента менее серьезные, чем у значительных сооружений, таких как плотины.Следовательно, допустимый индекс надежности установлен равным 3,7. Важной задачей анализа надежности является определение коэффициентов вариации показателей прочности. В таблице 2 приведены коэффициенты вариации угла сцепления и внутреннего трения.

В данном исследовании пример расчетов и анализа показан на рисунке 2. Основные параметры фундамента следующие: ширина фундамента 10 м, глубина залегания 1,5 м, удельный вес 9 кН / м ³ , а удельная масса грунта 19 кН / м ³ .Среднее сцепление грунта составляет 20 кПа, составляет 0,46, а фактическая нагрузка составляет 600 кН / м ² . Коэффициенты прочности устанавливаются на расчетные значения, которые обычно равны расчетным значениям квантиля 0,2 [19]. Параметры прочности рассчитываются по (12) при расчете детерминированного запаса прочности фундамента.

.

Несущая способность грунта — Диаграмма давления подшипника

Опоры не только обеспечивают ровную платформу для форм или кладки, но и распределяют вес дома, чтобы почва могла выдержать нагрузку. Нагрузка распространяется внутри самого основания под углом примерно 45 градусов, а затем распространяется в почве под более крутым углом, больше похожим на 60 градусов от горизонтали.

По мере того, как нагрузка под опорой распространяется, давление на почву уменьшается. Грунт непосредственно под основанием принимает наибольшую нагрузку, поэтому его следует тщательно утрамбовать.

Найдите ближайших подрядчиков по изготовлению плит и фундаментов, которые помогут с вашими опорами.

Поскольку нагрузка распределяется, давление на почву наибольшее прямо под основанием. К тому времени, когда мы опускаемся ниже уровня основания на расстояние, равное ширине основания, удельное давление на грунт упадет примерно наполовину. Спуститесь еще раз на ту же дистанцию, и давление упадет на две трети. Так что почва прямо под основанием является наиболее критичной и, как правило, наиболее подверженной злоупотреблениям.

Когда мы выкапываем опоры, зубья ведра взбалтывают почву и подмешивают в нее воздух, уменьшая ее плотность. Также в траншею может попасть грунт с насыпи. Рыхлый грунт имеет гораздо меньшую несущую способность, чем исходный.

Вот почему так важно уплотнять дно траншеи. Используйте уплотнитель с виброплитой для песчаных или гравийных грунтов и уплотнитель с прыгающим домкратом для ила или глины (дополнительные сведения об оборудовании для уплотнения см. В этом руководстве по основанию и грунтовому основанию).Если вы не уплотняете эту почву, вы можете получить 1/2 дюйма осадка всего на первых 6 дюймах почвы.

Если вы копаете слишком глубоко и заменяете почву для восстановления качества, вы добавляете обратно почву, которая расширилась на 50%. Под нагрузкой он снова уплотняется и вызывает оседание. Поэтому, когда вы заменяете материал в траншее, тщательно утрамбуйте его или используйте крупный гравий. Гравий размером полтора дюйма или больше фактически самоуплотняется, когда вы его кладете. Под весом деревянного дома он не осядет в значительной степени.

Узнайте, как перекрывать мягкие участки почвы.

Таблица грузоподъемности грунта

.

Несущая способность грунта — типы и расчеты

Несущая способность грунта определяется как способность грунта выдерживать нагрузки, исходящие от фундамента. Давление, которое почва может легко выдержать под нагрузкой, называется допустимым опорным давлением.

Виды несущей способности грунта

Ниже приведены некоторые типы несущей способности грунта:

1. Предельная несущая способность (q _u )

Общее давление на основание фундамента, при котором грунт разрушается, называется предельной несущей способностью.

2. Чистая предельная несущая способность (q _nu )

Если пренебречь давлением покрывающих пород из предельной несущей способности, мы получим чистую предельную несущую способность.

Где

= удельный вес грунта, D _f = глубина фундамента

3. Чистая безопасная несущая способность (q _нс )

Если рассматривать только разрушение при сдвиге, конечная полезная несущая способность, разделенная на определенный коэффициент безопасности, даст чистую безопасную несущую способность.

q _нс = q _nu / F

Где F = коэффициент безопасности = 3 (обычное значение)

4. Полная допустимая несущая способность (q _с )

Если предельную несущую способность разделить на коэффициент безопасности, получится полная безопасная несущая способность.

q _s = q _u / F

5. Чистое безопасное расчетное давление (q _np )

Давление, с которым грунт может выдерживать нагрузку без превышения допустимой осадки, называется чистым безопасным оседающим давлением.

6. Допустимое рабочее давление подшипника (q _na )

Это давление, которое мы можем использовать при проектировании фундаментов. Это равно чистому безопасному давлению в подшипнике, если q _np > q _нс. В обратном случае оно равно чистому безопасному расчетному давлению.

Расчет несущей способности

Для расчета несущей способности грунта существует очень много теорий. Но все теории заменяются теорией несущей способности Терзаги.

1. Теория несущей способности Терзаги

Теория несущей способности Терзаги полезна для определения несущей способности грунтов под ленточным фундаментом. Эта теория применима только к фундаментам мелкого заложения. Он рассмотрел некоторые предположения, которые заключаются в следующем.

1. Основание ленточного фундамента грубое.
2. Глубина опоры меньше или равна ее ширине, т. Е. Мелкое основание.
3. Он пренебрегал прочностью грунта на сдвиг над основанием фундамента и заменил его равномерной надбавкой.(D _f )
4. Нагрузка, действующая на опору, равномерно распределена и действует в вертикальном направлении.
5. Он предположил, что длина основания бесконечна.
6. Он считал уравнение Мора-Кулона определяющим фактором прочности почвы на сдвиг.

Как показано на рисунке выше, AB является основанием фундамента. Он разделил зоны сдвига на 3 категории. Зона -1 (ABC), которая находится под основанием, действует так, как если бы она была частью самого основания.Зона -2 (CAF и CBD) действует как зоны радиального сдвига, которые подпадают под наклонные кромки AC и BC. Зона -3 (AFG и BDE) называется пассивными зонами Ренкина, на которые взимается дополнительная плата (y D _f ), исходящая от верхнего слоя почвы.

Из уравнения равновесия,

Нисходящие силы = восходящие силы

Нагрузка от опоры x вес клина = пассивное давление + сцепление x CB sin

Где P _p = результирующее пассивное давление = (P _p ) _y + (P _p ) _c + (P _p ) _q

(P _p ) _{y — это} , полученное с учетом веса клина BCDE и нулевой связностью и надбавкой.

(P _p ) _{c — это} , полученный с учетом сплоченности и пренебрежением весом и надбавкой.

(P _p ) _q получается с учетом надбавки и пренебрежением весом и сплоченностью.

Следовательно,

Путем замены,

Итак, в итоге получаем q _u = c’N _c + y D _f N _q + 0,5 y B N _y

Вышеприведенное уравнение называется уравнением несущей способности Терзаги.Где q _u — предельная несущая способность, а N _c , N _q , N _y — коэффициенты несущей способности Терзаги. Эти безразмерные коэффициенты зависят от угла сопротивления сдвигу ().

Уравнения для определения коэффициентов несущей способности:

Где

Kp = коэффициент пассивного давления грунта.

Для различных значений

коэффициенты несущей способности при общем разрушении при сдвиге приведены в таблице ниже.

Наконец, для определения несущей способности под ленточным фундаментом мы можем использовать

q _u = c’N _c + D _f N _q + 0.5 Б Н _y

Согласно модификация приведенного выше уравнения, уравнения для квадратных и круглых фундаментов также даны, и они есть.

Для квадратного фундамента

q _u = 1,2 c’N _c + D _f N _q + 0,4 B N _y

Для круглой опоры

q _u = 1,2 c’N _c + D _f N _q + 0.3 Б Н _y

2. Теория несущей способности Хансена

Для связных грунтов значения, полученные с помощью теории несущей способности Терзаги, превышают экспериментальные значения. Но, тем не менее, он показывает те же значения для несвязных грунтов. Поэтому Хансен изменил уравнение, приняв во внимание факторы формы, глубины и наклона.

Согласно Хансену

q _u = c’N _c Sc dc ic + D _f N _q Sq dq iq + 0.5 B N _y Sy dy iy

Где Nc, Nq, Ny = коэффициенты несущей способности Хансена

Sc, Sq, Sy = факторы формы

dc, dq, dy = коэффициенты глубины

ic, iq, iy = коэффициенты наклона

Коэффициенты несущей способности рассчитываются по следующим уравнениям.

Для различных значений

коэффициенты несущей способности Хансена вычислены в таблице ниже.

Коэффициенты формы для различных форм фундаментов приведены в таблице ниже.

Коэффициенты глубины учитываются в соответствии со следующей таблицей.

Аналогичным образом учитываются коэффициенты наклона из таблицы ниже.

Где H = горизонтальная составляющая наклонной нагрузки

B = ширина опоры

L = длина опоры.

.