Расчет нагрузок на фундамент: калькулятор, таблица расчета и как правильно рассчитать

Сбор нагрузок на фундамент. Как рассчитать, примеры

Чтобы посчитать вес строения, нужно знать только удельный вес материалов и их объемы. Такие данные с легкостью могут предоставить поставщики строительных материалов.

При выполнении расчетов можно также использовать усредненные значения удельного веса конструкций. Для удобства они приведены в таблице 2.

Таблица 2 — Справочные данные с усредненными значениями удельного веса конструкций дома: стен, перекрытий, кровли.

Согласно п. 4.2. СП 20.13330.2011 расчетное значение нагрузки определяется как произведение ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке (γ_f) для веса строительных конструкций, соответствующий рассматриваемому предельному состоянию:

Таблица 3 — Таб. 7.1 СП 20.13330.2011 

Выполним расчеты на примере каркасно-щитового дома с мансардой с размерами в плане 6х9 м:

Чтобы посчитать вес от стен дома необходимо вычислить их периметр. Периметр наружных стен + внутренние стены: Р=47 м, среднюю высоту стен примем h=4,5 м. Тогда вес от конструкции стен будет равен: Р х h х удельный вес материала стен.

47 м х 4,5 м х 70 кг/м² = 14 805 кг = 14,8 т.

Далее посчитаем вес крыши. Принимаем, что вес крыши (деревянная стропильная система с покрытием из металлочерепицы) равен 40 кг/м² (суммарный вес металлочерепицы, обрешетки, стропилы). Тогда вес крыши будет равен:S крыши х удельный вес 1 м².

92 м ² х 40 кг/м²= 3 680 кг = 3,7 т.

Также необходимо посчитать вес от перекрытий. Принимаем, что вес деревянного пола вместе с утеплителем будет равен 100 кг/м². Тогда вес от перекрытий будет равен:S перекрытия*удельный вес*количество.

54 м²х 0,1 т/м² х 2 = 10,8 т.

После того как выполнены все необходимые расчеты, полученный вес сооружения умножаем на коэффициент надежности, о котором мы говорили ранее (в расчете для каркасно-щитового дома коэффициент принимаем равным 1,1 – для деревянных конструкций):

29,3 т х 1,1 = 32,2 т

Нагрузка от самого здания составит 32,2 т. Этот вес принят условно, без вычета дверных и оконных проемов.

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 (Sс) 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.

Расчет нагрузки на фундамент ленточного, столбчатого и свайного типа

Расчет возможной нагрузки на основание здания проводится с целью исключения ошибок при выборе его размеров: площади монолитной ленты, числа и сечения у опорных столбов и свай. Исходными данными являются геологические условия участка, климатические – региона, суммарный вес дома (стен, перекрытий, кровельной системы, предметов внутри и непосредственно фундамента) и выпадаемого снега. Суть вычислений сводится к определению нагрузки на 1 м2 и сравнению ее с нормативной. На установленные СНиП минимальные размеры основы результаты расчета не влияют, но при их превышении ширину монолита или число свай увеличивают. Этот этап проводится на стадии проектирования дома и является обязательным, от правильности его выполнения зависит долговечность всех несущих конструкций.

Оглавление:

1. Расчет для ленточного основания
2. Нагрузка на столбчатый и свайный фундаменты
3. Полезные рекомендации

Расчет ленточного фундамента

Процесс проводится по схеме:

• Сбор исходных данных: геологических условий участка, региона строительства, типа и материалов постройки, составление плана дома и определение общей длины несущих стен.
• Выбор глубины закладки.
• Расчет нагрузки. Поэтапно определяется вес и площадь строительных конструкций: монолита ленточного основания, стен дома и цоколя, чердачных и межэтажных перекрытий, кровли. К постоянной действующим нагрузкам также относят эксплуатационные: вес мебели и содержимого. К периодическим, но обязательно учитываемым – массу снежного покрова, зависящую от региона и угла наклона кровли.
• Расчет общей нагрузки на 1 м2 грунта и сравнение ее с показателем несущей способности. При необходимости ее снижения требуется увеличение ширины ленты. Предварительное значение получают путем деления суммарной нагрузки на почву от фундамента на площадь опоры. Показатель для сравнения относится к табличным величинам и выбирается в соответствии с типом грунта. При изменении ширины ленты расчет проводят повторно.

Для исключения ошибок полученное предварительное значение умножают на коэффициент запаса, зависящий от равномерности распределения нагрузки стен на основание и варьирующийся от 1,1 до 1,5 (чем больше площадь несущих конструкций, тем он меньше). Ширина ленты не может быть уже вертикальных стен.

Что учесть при расчете столбчатого или свайного фундаментов?

Такие основы представляют собой систему квадратных или круглых опор, расположенных по углам несущих стен и по их периметру со средним шагов в 2 м. Глубина заложения зависит от параметров грунта, уровень грунтовых вод не должен подходить к подошве столбов ближе 50 см, нижнее основание размещается исключительно в устойчивых слоях. Для фиксации их между собой, принятия и равномерного распределения суммарной весовой нагрузки обустраивают ростверк, его вес также учитывается при расчете. Такие конструкции менее подвержены морозному пучению и оптимальны в плане бюджета при строительстве легких домов или при минимальных рисках усадки.

Расчет нагрузки на столбчатый фундамент проводится по аналогии с ленточным: исходными данными являются глубина вод и промерзания, несущие способности грунта и общий вес сооружения. Важный нюанс – учет массы ростверка и самих столбов обязателен. Составляется предварительная схема расположения опор для подсчета их числа, рассчитывается их несущая способность. Для получения всех этих параметров важно заранее определиться с глубиной заложения.

Площадь квадратных столбов найти легко, рекомендуемый минимум при заливке из бетонного раствора составляет 25×25 см, кладочные изделия размещают с перевязкой рядов (длина стороны совпадает с размерами блока или кирпича). При использовании труб или свай эта величина находится по стандартной формуле: S=π·R2, где π=3,1415, R – радиус. Искомая несущая способность одной опоры определяется путем деления общего веса сооружения на суммарную площадь столбов. После этого она сравнивается с нормативным значением для конкретного грунта, при ее превышении площадь фундамента из столбчатых свай следует увеличить. Возможны два пути решения этой проблемы: установка большего числа опор или усиление их сечения.

Расчет свай проводят аналогичным образом, при этом учитывается вес не только металлических стенок, но и материала заполнения (бетона или песка). Он усложняется из-за необходимости учета сопротивления грунта для боковой поверхности. Средняя глубина заложения свай составляет 2,5 м, влияние таких факторов, как однородность слоев и их высота, неизбежны. Рекомендуемая формула для расчета несущей способности одной опоры:

P=0,7·R_H·F+0,8·U·L·F_H, где:

• Значение 0,7 характеризует степень однородности грунта, 0,8 – коэффициент условий работы.
• R_H и F_H представляют собой сопротивление грунта под нижним концом сваи и его боковой поверхности, соответственно. Оба показателя нормативные и определяются с помощью таблиц в зависимости от вида и состояния почвы.
• F – площадь опоры сваи, в одних случаях она совпадает с сечением, в других – берется с учетом размеров опорной площадки.
• L – высота несущего слоя грунта (упрощенно – длина сваи).
• U – боковой периметр опоры.

Знание несущей способности одной сваи помогает проверить, выдержит ли фундамент вес здания при выбранной схеме их размещения. При увеличении диаметра опор их количество можно уменьшить, как и при организации опорных площадок под нижним концом. Но эти показатели зависят от многих факторов, в ряде случаев минимальный интервал расположения свай нельзя нарушать, при ведении строительства на проблемных грунтах расчет такого основания и его ростверка однозначно стоит доверить специалистам.

Общие рекомендации

Большинство используемых при вычислениях данных являются табличными, к таким относят снеговую и ветровую нагрузку, несущую способность грунта, глубину промерзания и уровня ГВ в зависимости от региона проживания, удельный вес стройматериалов. Для упрощения процедуры расчета целесообразно использовать онлайн калькуляторы, позволяющие быстро проверить соответствие выбранных параметров фундамента. Для исключения ошибки проводится анализ грунта: пробы собираются на 20 см ниже уровня глубины промерзания и скатываются в шарик.

Песчаники узнать легко по внешнему виду, на несущие способности у них влияет размер фракций: 2 – для мелких, 3 – у среднего, 4,5 – у крупнозерного песка. Супеси вообще не соединяются в единую массу и рассыпаются, расчетная нагрузка у них принимается равной 3. Покрытие шарика трещинами характерно для суглинков, средние несущие способности у них варьируются от 2 до 4. Выкопанная яма не засыпается, отслеживается ее заполнение водой (в идеале – весной, в период подъема паводков).

Расстояние от верхнего края воды до нулевой отметки почвы определяет глубину заложения фундамента и потребность в усилении (утеплении, засыпке более толстой подушке).

Ошибки при анализе геологического участка обходятся дорого, пропускать этот этап нельзя. С видом стройматериалов для стен, перекрытий и кровли, типом, размером постройки и этажностью определяются заранее. Все эти данные вводятся в графы калькулятора, итоги расчета используются для выбора ширины ленточного основания, числа и сечения опор для свайного или столбчатого. Важны любые мелочи, вплоть до веса утеплителя и фасадных систем, увеличение фактической нагрузки свыше расчетной в процессе эксплуатации приводит к усадке или подвижкам фундамента и снижает его устойчивость.

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.

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

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.

Строите дом? про Расчет нагрузки на фундамент не забыли?

Расчет нагрузки на фундамент

Для того, чтобы правильно построить фундамент при индивидуальном жилищном строительстве прежде всего необходимо произвести расчет его характеристик.

Ключевыми параметрами, необходимыми для расчета фундаментного основания являются нагрузки, то есть то давление, которое ваше строение будет оказывать на фундамент и то давление, которое фундамент вместе со строением будут оказывать на грунт. При нахождении равновесного показателя площади фундаментного основания, его прочности вы можете быть уверены, что ваш фундамент не разрушится от веса строения и не погрузиться в землю.

Необходимые исходные данные для расчета нагрузки на фундамент

Для того, чтобы приступить к расчету фундамента, вам придется вычислить следующие исходные данные:

• определить климатические условия региона строительства.
• Выяснить характеристики почвы на участке и уровень подъема и расположения грунтовых вод.
• Совокупный вес строительных материалов, которые пойдут на строительство здания.
• Планировку сооружения, размеры всех его конструктивных элементов.

Приведем пример вычисления нагрузки на фундамент строящегося здания.

Предположим, что мы собираемся строить одноэтажный жилой дом. Размеры дома по его основанию будут составлять 10 на 8 метров. Стены дома будут выкладываться из сплошного кирпича и их толщина составит 40 сантиметров.

Над подвальным помещением будет расположено перекрытие из железобетонных плит, а между жилым помещением и чердаком перекрытие будет построено на основе стальных балок из дерева. Над домом будет двухскатная крыша, в качестве кровельного материала будет использована металлочерепица, угол уклона скатов крыши составит 25 градусов. Дом будет строиться в подмосковном регионе на влажном суглинистом грунте, имеющим коэффициент пористости «0.25». Предполагается, что ленточный фундамент дома будет строиться из бетонабез щебенки и его ширина будет совпадать с шириной кирпичной стены.

Глубину заложения фундамента устанавливаем исходя от климатических условий и типа грунта под домом. Для этого воспользуемся справочными таблицами.

Первая таблица покажет нам среднюю величину промерзания грунта в зависимости от места расположения дома. Она основана на многолетних климатических наблюдениях.

Средняя величину промерзания грунта

 В большинстве случаев глубина заложения фундамента должна находиться ниже линии промерзания грунта. Однако в зависимости от характеристики грунта глубина заложения фундамента может быть скорректирована. Для корректировки воспользуемся следующей таблицей.

Таблица для расчета нагрузки на фундамент

Вычисляем глубину заложения фундамента для нашего дома. Исходя из региона строительства – Подмосковье – глубина промерзания составит 1,4 метра. Согласно второй таблице на суглинистой почве фундамент должен быть заглублен не выше, чем линия промерзания. Таким образом, расчетная величина залегания нашего фундамента составит 1,4 метра.

Рассчитываем вес кровли дома

Отметим, что кровля дома может опираться не на все его стены. Так, двускатная крыша опирается только на две противоположных несущих стены нашего строения, в отличии от четырехскатной, которая опирается на периметр стен. Таким образом расчетный вес крыши (стопила вместе с кровлей) будет распределяться на определенные стены дома.

Для вычисления веса кровли воспользуемся таблицей.

Определяем вес кровли для расчета нагрузки

1. Площадь проекции крыши нашего дома будет совпадать с площадью его основания и составит 80 кв.м. (основание дома составляет 10 на 8 метров).
2. Двускатная крыша будет опираться на две длинных наружных стены дома. Таким образом давление крыши на фундамент будет передаваться только по двум стенам и составит 20 метров.
3. При ширине фундаментной ленты в 0,4 метра площадь, на которую будет оказываться давление крыши  составит 8 кв.м.
4. Кровля, изготовленная из металлочерепицы с уклоном в 25 градусов будет оказывать давление около 30 кг на один кв. м.
5. Таким образом суммарная нагрузка. Оказываемя крышей на нагруженную часть фундамента составляет 300 кг на кв.м.

Рассчитываем снеговую нагрузку

В зимнее время помимо собственно веса крыши – на фундамент будет оказывать давление и снег. В разных регионах нашей страны средняя величина зимнего среднего покрова варьируется в зависимости от климатических условий. Для уточнения снеговой нагрузки можно воспользоваться специальной картой, составленной на основе климатических наблюдений.

Чтобы выяснить нагрузку на фундамент от снега – умножаем предельную величину снежного покрова на площадь кровли и делим на площадь той части фундамента, на которую будет оказываться нагрузка.

Производим расчет снеговой нагрузки на фундамент в зависимости от региона — таблица

Произведем примерный расчет:

1. С помощью геометрических формул вычисляем общую площадь кровли. Она составит 72 кв.м.
2. Для Подмосковья максимальная снеговая нагрузка составит 126 кг на один кв. м.. Умножаем этот показатель на площадь кровли и делим на площадь нагруженной части фундаментного основания. Полученная величина составляет 1134 кг на один кв.м.

Рассчитываем нагрузку от перекрытий

Перекрытия, также, как и крыша могут опираться на две противоположных стороны фундаментного основания. Наше перекрытие над подвалом изготавливается из железобетонных плит, которые будут опираться на две стороны.

Для вычисления веса перекрытия также воспользуемся таблицей.

Рассчитываем нагрузку от перекрытий

Произведем примерный расчет

1. Площадь каждого из перекрытий в нашем доме составляет 80 кв.м. перекрытие подвала строится из железобетонных плит, а перекрытие чердака – из дерева на основе металлических балок.
2. Вес железобетонного перекрытия согласно таблице составит 40 тонн.
3. Вес деревянного перекрытия согласно таблице составит 16 тонн.
4. Общий вес перекрытий составит 56 тонн. Делим эту величину на нагруженную площадь фундаментного основания и получаем около 7000 кг на один кв. м.

Рассчитываем нагрузку от стен

Давление, которое будут оказывать стены на фундаментное основание рассчитывается как объем стен, умноженный на плотность использованного строительного материала и деленный на площадь нагружаемого основания.

Плотность различный строительных материалов также получаем из справочной таблицы.

Нагрузка от веса стен

Производим расчет.

1. Объем стен будет равен произведению высоты, ширины и толщины и составит 98 куб.м.
2. Умножаем объем стен на плотность кирпича и получаем общий вес в 172,8 тонны.
3. Этот вес будет опираться на площадь основания фундамента (его длину по периметру, умноженную на ширину бетонной ленты). Площадь опору составит 14,4 кв.м.
4. Итого нагрузка на фундаментное основание от стен составит около 12000 кг на один кв.м.

Рассчитываем давление фундаментного основания на грунт

Рассчитываем давление фундаментного основания на грунт

Сам фундамент тоже имеет определенный вес, которым он будет давить на грунт. Его вес вычисляется как произведение объема на плотность использованного строительного материла. Плотность материалов, использованных для постройки фундаментов получаем в справочной таблице.

Производит расчет нагрузки.

1. Общий объем фундамента равен его площади в проекции, умноженной на высоту и составит 20,2 куб.м.
2. Таким образом масса фундамента с учетом использования при строительстве мелкозернистого бетона составит 36,4 тонны
3. Таким образом сам фундамент будет оказывать давление на грунт в размере 2525 кг на один кв.м.

Суммируем расчетные нагрузки

На заключительном этапе суммируем все нагрузки, при этом определяем максимальную нагрузку, которая будет приходиться у нас на те участки фундамента, на которые будет передаваться давление крыши.

Итого вес крыши с кровлей, возможного снега, масса перекрытий и кирпичных стен, и вес самого фундамента будут давить на грунт с силой 23000 кг на один кв.м.

Согласно таблицам, приведенным в стандарте СНиП 2. 02.01—83 предельная нагрузка на влажный суглинистый грунт составит не более 25000 кг на один кв.м.

Таким образом мы вплотную приблизились к показателю предельной нагрузки. Для того, чтобы подстраховаться нам необходимо увеличить ширину основания фундаментной опоры примерно на 20 сантиметров.

Расчет нагрузки на фундамент: пример сбора нагрузок от надземной части

Перед тем как начать строительство фундамента,рекомендуется собрать все нагрузки на фундамент.

Содержание:

Для чего нужен расчет нагрузки на фундамент?Он нужен для дальнейшего расчета конструкции фундамента,его сечения и армирования. Чтобы не получилось так,что ваш фундамент оказался не способным выдержать вес всего того,что будет на нем в дальнейшем стоять.

Если вы конструктивно примете небольшое сечение фундамента,то большую нагрузку от верхней части дома придется выдерживать не бетону,а его арматуре.Ладно,если она заложена с запасом. А если вы решили сэкономить и на арматуре?! Тогда вас ждут большие проблемы.

Лучше рассчитать нагрузку,сделать расчет фундамента и принять его сечение и армирование с запасом. Тогда никакие трещины ни в фундаменте и ,соответственно,в стенах дома,вам не страшны.

Как рассчитать нагрузку на фундамент

Слово «собрать» все нагрузки как раз  подсказывает,что надо суммировать по весу все,что будет сверху фундамента:

1. вес всех конструкций надземной части: цоколь, стены,крыша, перекрытие, пол,окна,двери
2. масса всего,что будет находиться на перекрытии: оборудования,мебель, люди,собаки.Считать с запасом,а то вдруг мебель начнете коллекционировать..
3. вес снега на крыше зимой в самый неблагоприятный месяц.То есть максимальная снеговая нагрузка

Есть два способа сбора нагрузок:

1. точный
2. укрупненный

Точный расчет возможен тогда,когда у вас есть проект.По разработанным чертежам железобетонных конструкций,кирпичной кладки и чертежам деревянных конструкций крыши с раскладкой кровельного материала можно сделать точный расчет.

Если у вас нет проекта,то тогда расчет нагрузок можно посчитать только укрупнено.То есть, подобрать вес конструкций приблизительно по тем нормативам,которые существуют в нормативах и учебниках по строительству.

Пример сбора нагрузок на фундамент

Какова нагрузка на фундамент у одноэтажного дома с мансардой

Допустим,на этапе расчета фундамента, у вас есть только планировка дома, эскизы фасадов и разрез.Эти исходные данные, в любом случае, у вас уже должны быть оформлены,хотя бы для архитектурного бюро,в котором вы получали разрешение на строительство.

Многие частные застройщики, в виду отсутствия денежных средств на оплату услуг профессиональных дизайнеров и проектировщиков, стараются нанимать квалифицированных подрядчиков, которые специализируются на каком-то виде строительных работ: делают только фундаменты или кладут только кирпичную кладку стен и т.д. В принципе,это выход из положения. Но,все же практические знания и умения подрядчиков нужно проверять,так как и они могут ошибаться  из-за отсутствия проекта и  индивидуальных условий строительства для каждого конкретного случая.

Итак,поскольку  вы уже чертили или делали эскизы дома, то у вас в голове уже есть конструктивные мысли из чего  будут сложены стены дома,какое будет перекрытие и какая кровля. Следовательно,можно уже собирать нагрузки на фундамент по укрупненным показателям.

Такой методикой можно рассчитать нагрузку на фундамент не только для дома,но и для бревенчатой бани.Естественно нагрузки от кирпичного дома и бревенчатой бани будут на порядок отличаться друг от друга.Соответственно,от того какая нагрузка от надземной части,такой и тип фундамента следует выбирать.Но,об этом в следующей статье.

Итак,рассмотрим сбор нагрузок на фундамент на конкретном примере строительства дома:

• • одноэтажный с жилой мансардой
  • размерами в плане 10х10 м
  • высота этажа 2,5м
  • стены наружные из газоблока  толщиной 300мм с облицовкой пустотелым кирпичом толщиной 120мм
  • одна стена внутренняя несущая  толщиной 380 мм
  • перекрытие  цокольное из пустотелых железобетонных плит
  • перекрытие чердачное из пустотелых железобетонных плит
  • крыша стропильная с покрытием из профнастила
  • регион-Предуралье (IV зона)

Сначала нужно посчитать площадь всех вышеперечисленных конструкций надземной части дома:

• • площадь перекрытия 10*10=100 м2
  • площадь стен без учета оконных и дверных проемов: 1 этаж= 10*4*2,5=100 м2. Мансардный этаж=10*4*1+2,5*5*2=65м2 Итого площадь стен 165м2
  • площадь стропильной кровли  10*10*1,3=130м2

В данной таблице приведен вес одного квадратного метра конструкций зданий и сооружений:

По таблице можно суммировать вес всех конструкций дома

Теперь считаем вес всех конструкций дома,воспользовавшись усредненными показателями из таблицы:

• вес стен из газоблока 165 м2*0,3*600=29700кг (где: 100м2-площадь стен, 0,3м-толщина стен, 600кг/м3- объемный вес газоблока)
• вес облицовки стен из пустотелого кирпича 165*0,12*1400=27720 кг
• вес внутренней кирпичной стены из полнотелого кирпича толщиной 380мм равен: 10м*0,38м*2,5м*1800кг/м3=17100 кг
• вес железобетонного цокольного перекрытия 100*500=50000 кг,где 100-площадь в м2, 500-усредненный вес ж/б перекрытия
• вес чердачного перекрытия -то же самое=50000 кг
• вес кровли из профнастила 130*30=3900 кг
• вес конструкций утепления мансарды 130*50=6500 кг

Итого: вес конструкций дома составил 184,92 тонн.

И в заключении, к массе конструкций дома добавим так называемые временные нагрузки:

• • снеговая нагрузка-130 м2*150 кг/м2=19500 кг
  • нагрузка от веса 10 человек -10*80=800 кг
  • нагрузка от мебели-100 *60=6000 кг

  Итоговая цифра от сбора всех весовых начислений получится равной 211,22 тонн.

Полученная цифра расчета нагрузок на фундамент  позволит вам  выполнить расчет любого типа фундамента под ваш дом.

Расчет нагрузок на фундамент, который поставил в тупик | PoweredHouse

Совсем недавно на канале я уже публиковал методику расчета нагрузок на фундамент (ссылка будет в конце). Пришла пора более детального рассмотрения темы и написания статьи для сайта. В поисках дополнительной информации я наткнулся на «очень интересную» методику, которая проскакивает во многих источниках.

Перейдем к сути. Методики расчета у всех практически одинаковые. Но дьявол кроется в деталях, поэтому цитирую дословно спорные пункты:

«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.

Удельный вес кровельного материала

Удельный вес кровельного материала

Определяем площадь проекции кровли. Габариты дома – 10х8 метров, площадь проекции двускатной крыши равна площади дома: 10·8=80 м2.

• 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.
• Площадь нагруженного кровлей фундамента толщиной 0,4 м: 20·0,4=8 м2.
• Тип покрытия – металлочерепица, угол уклона – 25 градусов, значит расчетная нагрузка по таблице 3 равна 30 кг/м2.
• Нагрузка кровли на фундамент равна 80/8·30 = 300 кг/м2.»

По такой же методике, где во внимание берутся только две стороны фундамента, просчитывались снеговые нагрузки и нагрузки от перекрытий.

Изучая данную методику, я никак не мог принять утверждение, что «Нагрузка кровли распределяется между теми сторонами фундамента, на которые через стены опирается стропильная система.» И вот по чему (простыми словами):

1. Кровельная нагрузка (удельный вес материала) используется для определения оптимального шага и сечения стропил, обрешетки.
2. Я понимаю, что нагрузка может распределятся на те участки стены или мауэрлат, где закреплены стропильные ноги, но далее, благодаря армированному поясу, стенам и фундаменту, она равномерно распределяется по всей подошве фундамента.

Схема крепления стропильной системы к внешним стенам здания с применением газосиликатных блоков: 1 — газосиликатный блок; 2 — п-образный блок опалубки; 3 — стеклопластиковая арматура; 4 — резьбовая шпилька; 5 — анкер фиксации вязальной проволоки; 6 — брус мауэрлат; 7 — усиленный ребром жёсткости крепежный уголок; 8 — стропила; 9 — пароизоляционная плёнка; 10 — гипсоволокнистый лист ГВЛВ, смонтированный в два слоя; 11 — цементно-песчаная черепица; 12 — пошаговая обрешетка; 13 — гидро -ветрозащитная мембрана; 14 — контр-брус; 15 — кобылка — брус 30*100мм; 16 — облицовочный кирпич; 17 — J-профиль; 18 — доска подшивки карнизного свеса; 19 — доска карнизного короба; 20 — пластиковая подшивка карнизного свеса; 21 — пластиковая облицовка лобовой доски; 22 — желоб водосточной системы; 23 — карнизная планка; 24 — аэроэлемент свеса; 25 — экологически чистый утеплитель для кровли.

Схема крепления стропильной системы к внешним стенам здания с применением газосиликатных блоков: 1 — газосиликатный блок; 2 — п-образный блок опалубки; 3 — стеклопластиковая арматура; 4 — резьбовая шпилька; 5 — анкер фиксации вязальной проволоки; 6 — брус мауэрлат; 7 — усиленный ребром жёсткости крепежный уголок; 8 — стропила; 9 — пароизоляционная плёнка; 10 — гипсоволокнистый лист ГВЛВ, смонтированный в два слоя; 11 — цементно-песчаная черепица; 12 — пошаговая обрешетка; 13 — гидро -ветрозащитная мембрана; 14 — контр-брус; 15 — кобылка — брус 30*100мм; 16 — облицовочный кирпич; 17 — J-профиль; 18 — доска подшивки карнизного свеса; 19 — доска карнизного короба; 20 — пластиковая подшивка карнизного свеса; 21 — пластиковая облицовка лобовой доски; 22 — желоб водосточной системы; 23 — карнизная планка; 24 — аэроэлемент свеса; 25 — экологически чистый утеплитель для кровли.

Аналогично с ветровыми, снеговыми нагрузками, нагрузками от перекрытий — нужно учитывать всю площадь основания фундамента.

А вы как думаете?

Читайте также: Расчет нагрузок на фундамент.

Расчет нагрузок на перемычки и балки — Строительные технологии

Обратите внимание: Эта старая статья нашего бывшего преподавателя остается доступной на нашем сайте для архивных целей. Некоторая информация, содержащаяся в нем, может быть устаревшей.

Понимание того, как нагрузки передаются через конструкцию и действуют на элементы конструкции, является первым шагом к определению размеров коллекторов и балок

Пола Физетта – © 2005

Большинство строителей автоматически выбирают двойные перемычки -2 x 8 или -2 x 10 для обрамления окон и дверей в каждом доме, который они строят.Эти заголовки работают, чтобы выдерживать большинство жилых нагрузок и, по совпадению, удерживают верхние части окон на одинаковой высоте. Изящное решение, но является ли это эффективным и экономичным использованием материала? То же самое относится и к балкам, таким как коньковые балки и центральные балки. Слишком часто строители собирают 2-дюймовые пиломатериалы для поддержки нагрузки на крышу и пол, не рассматривая другие варианты. Вы не можете превзойти пиломатериалы для большинства небольших оконных переплетов, но по мере увеличения пролетов и нагрузок более прочные материалы являются лучшим выбором.Пиломатериалы ограничивают возможности дизайна, а в некоторых случаях просто не работают. Parallam, Timberstrand, Laminated Veneer Lumber и Anthony Power Beam являются примерами альтернативных материалов, которые предоставляют строителям интересный выбор.

В этой серии статей, состоящей из двух частей, мы рассмотрим, как пиломатериалы и эти конструкционные материалы используются в качестве перемычек и балок. Часть I покажет вам, как проследить структурные нагрузки на коллекторы и балки. В части II будут рассмотрены процедуры определения размеров, характеристики и стоимость этих материалов для нескольких применений (см. «Определение размеров инженерных балок и коллекторов» для части 2).

Выполнение работы

Работа коллекторов и балок проста. Они передают нагрузки сверху на фундамент снизу через сеть конструктивных элементов. Идея определения размеров коллекторов и балок проста: сложите вместе все временные и постоянные нагрузки, действующие на стержень, а затем выберите материал, который выдержит эту нагрузку. Балка должна быть достаточно прочной, чтобы не сломаться (значение Fb), и достаточно жесткой, чтобы не прогибаться под нагрузкой (значение E).Однако процесс определения размеров этих структурных элементов может быть сложным, если вы не инженер. Вот упрощенный подход, который поможет вам указать подходящий материал для многих приложений.

Первый шаг одинаков для пиломатериалов и конструктивных деревянных материалов: сложите все нагрузки, действующие на жатку или балку, а затем переведите эту нагрузку в термины , какую нагрузку будет ощущать каждый линейный фут жатки или балки . На языке луча вы говорите: этот заголовок должен нести Х-фунтов на линейный фут. Этот перевод является ключом к любой проблеме определения размеров конструкции. Вооружившись этой информацией, вы можете определить минимальный размер, пролет или прочность балки (кредит Хулио). Размеры компонентов из инженерной древесины определяются с помощью таблиц пролетов, которые сопоставляют различные пролеты с фунтами на фут балки. Для пиломатериалов необходимо выполнить математические расчеты.

Нагрузки считаются либо распределенными , либо точечными нагрузками. Слой песка, равномерно распределенный по поверхности, является примером чистой распределенной нагрузки.Каждый квадратный метр поверхности испытывает одинаковую нагрузку. Живые и статические нагрузки, указанные в строительных нормах и правилах для крыш и полов, являются приближенными значениями распределенных нагрузок. Точечные нагрузки возникают, когда вес возлагается на одно место в конструкции, например на колонну. Нагрузка не распределяется поровну между опорной конструкцией. Анализ точечной нагрузки лучше оставить инженерам. Мы будем рассматривать только распределенные нагрузки. Это позволит нам подобрать размеры балок для наиболее распространенных применений.

Рисунок 1

Проследим распределенные нагрузки для нескольких разных домов.Предположим, что все они расположены в одном и том же климате, но имеют разные пути загрузки из-за того, как они построены. Эти примеры иллюстрируют, как распределенные нагрузки назначаются конструктивным элементам. Наши образцы домов находятся в районе, где снеговая нагрузка составляет 50 фунтов на квадратный фут площади крыши (рассматривайте снег как динамическую нагрузку). Само собой разумеется, что в более теплом климате снеговая нагрузка, вероятно, будет меньше, поэтому вам необходимо проверить свою кодовую книгу на наличие постоянных и постоянных нагрузок в вашем регионе. Все нагрузки указаны в фунтах на квадратный фут горизонтальной проекции (площади опоры).(СМ. РИСУНОК 1)

Заголовки

Рисунок 2

Пример заголовка #1

Здесь каждый квадратный фут системы крыши обеспечивает 50 фунтов динамической нагрузки и 15 фунтов постоянной нагрузки (всего 65 фунтов на квадратный фут) на систему несущих конструкций. Помните, эти нагрузки распределяются равномерно по всей поверхности крыши. Внешняя стена (и перемычки внутри) будут нести все нагрузки от середины дома (между опорными стенами) к внешней стороне дома (включая свес крыши).Расстояние в этом случае составляет 12 футов + 2 фута = 14 футов. Таким образом, каждый линейный фут стены должен нести нагрузки, создаваемые полосой шириной 1 фут в этой области 14 футов. С технической точки зрения, ширина притока стены составляет 14 футов. Из этого мы можем легко увидеть, что каждый линейный фут стены поддерживает:

Условия:

Важно перечислять динамическую нагрузку, стационарную нагрузку и общую нагрузку отдельно, поскольку динамическая нагрузка используется для расчета жесткости, а общая нагрузка используется для расчета прочности.

Рисунок 3

Пример заголовка #2

Этот дом идентичен нашему первому примеру, за исключением того, что он построен из палочек. В результате динамическая нагрузка, статическая нагрузка и распределение усилий различны. В отличие от стропильной крыши, временная и статическая нагрузки стропил и потолочных балок должны учитываться как отдельные системы. Поскольку чердак можно использовать для хранения, временная нагрузка на мансардный этаж устанавливается в соответствии с нормами 20 фунтов на квадратный фут.

Условия:

Рисунок 4

Пример заголовка #3

Опять же, этот дом имеет такое же измерение ширины, но имеет 2 уровня. На нижний коллектор действуют нагрузки от кровли, верхних стен и системы второго этажа. В Стандартах архитектурной графики вес внешней стены 2 × 6 указан как 16 фунтов на фут ² . Таким образом, стена высотой 8 футов весит 8 футов x 16 фунтов/фут ² = 128 фунтов на линейный фут. На жатку доставлены грузы:

Условия:

Балки

Пример коньковой балки

Рисунок 5. На этом рисунке показаны 2 конструктивных элемента: коньковая балка и центральная балка.Оба имеют площадь притока 12 футов 0 дюймов. Нагрузка на фут балки определяется так же, как и для жаток.

Условия коньковой балки

Пример балки

Центральная балка несет половину нагрузки на пол, нагрузку на перегородку и половину нагрузки на второй этаж.Живая и статическая нагрузки указаны в строительных нормах. Вес перегородки указан в Стандартах архитектурной графики как 10 фунтов на квадратный фут.

B) Состояние балки первого этажа

Вкратце

Эти примеры являются типичными для типов расчетов, которые вам придется выполнять для определения равномерной нагрузки, распределяемой на балку или перемычку. Вы должны установить, какую нагрузку получает каждый линейный фут жатки или балки. Следующим шагом является использование технической литературы любой из компаний, производящих инженерные деревянные компоненты, для определения размера пролета и балки. Все они соотносят допустимые пролеты для нагрузки на фут балки. Списки пролетов основаны на допустимом отклонении, динамической нагрузке и статической нагрузке, которые перечислены в вашей книге строительных норм и правил. В части 2 «Определение размеров инженерных перекрытий и балок» мы сравниваем стоимость и характеристики некоторых изделий из инженерной древесины с пиломатериалами.

Все иллюстрации предоставлены Journal of Light Construction.

Расчет нагрузки на колонну, балку, стену и плиту

Сегодня в этой статье мы поговорим о расчете нагрузки на колонну, балку, стену и плиту | Расчет конструкции колонны | Расчет нагрузки на балку | Расчет нагрузки на стену  | Расчет нагрузки на сталь | Расчет нагрузки здания

Что такое столбец?

Сжимающий элемент, т. е.е., колонна , является важным элементом  каждой железобетонной конструкции . Они используются для безопасной передачи нагрузки от надстройки на фундамент. Расчет конструкции колонны

Колонны, стойки и пьедесталы в основном используются в качестве элементов сжатия в зданиях, мостах, опорных системах резервуаров, заводов и многих других подобных конструкций.

Колонна определяется как вертикальный сжатый элемент, который в основном подвергается эффективной длине и осевым нагрузкам, которые в три раза превышают его наименьший поперечный размер.

Сжатый элемент, эффективная длина которого меньше трехкратного его наименьшего поперечного размера, называется пьедесталом.

Элемент сжатия, который наклонен или горизонтален и подвергается осевым нагрузкам, называется распоркой. Распорки используются в фермах.

Функцией колонн является передача нагрузки конструкции вертикально вниз для передачи ее на  фундамент . Помимо стены выполняет также следующие функции:

• Разделяет строительные зоны на разные отсеки и обеспечивает конфиденциальность.
• Обеспечивает защиту от взлома и насекомых.
• Сохраняет тепло в здании зимой и летом.

Как загрузить расчет для колонн, балок, стен и перекрытий

Что такое балка?

Любой элемент конструкции, поперечное сечение которого намного меньше его длины и который подвергается поперечной нагрузке, известной как балка.

Балка – элемент конструкции, противостоящий изгибу. В основном балка  несет на себя вертикальные гравитационные силы, но также тянет на себя и горизонтальные нагрузки.

Балка называется стеновой плитой или плитой порога , которая несет передачи и нагружает их к балкам, колоннам или стенам. Он прилагается с.

В первые века древесина была наиболее предпочтительным материалом для использования в качестве балки для этой структурной опоры, теперь, чтобы выдерживать силу наряду с вертикальной гравитационной силой, теперь они состоят из алюминия, стали или других подобных материалов. . umn Проектный расчет

Чтобы выдерживать большее напряжение и нагрузку, балки из предварительно напряженного бетона широко используются в настоящее время в фундаменте мостов и других подобных огромных конструкций.

Поддерживаются несколько известных балок, используемых в настоящее время: Балка, Фиксированная балка, Консольная балка, Непрерывная балка, Нависающая балка. Колонна Расчет конструкции  

Что такое стена?

Стена — конструктивный элемент, разделяющий пространство (помещение) на два пространства (комнаты), а также обеспечивающий безопасность и укрытие. Как правило, стены делятся на два типа: внешние стены и внутренние стены.

Внешние стены дают ограждение дома для укрытия, а внутренние стены помогают разделить ограждение на необходимое количество комнат.Внутренние стены также называют перегородками.

Стены предназначены для разделения жилого помещения на разные части. Они обеспечивают конфиденциальность и защиту от температуры, дождя и кражи. Расчет конструкции колонны

Что такое плита?

Бетонная плита — это обычный конструктивный элемент современных зданий, состоящий из плоской горизонтальной поверхности из монолитного бетона.

Плита  сконструирована для обеспечения плоских поверхностей, обычно горизонтальных,  в кровлях зданий, полах, мостах и ​​других типах конструкций .Плита может поддерживаться стенами , железобетонными балками, обычно , монолитно отлитыми с плитой, балками из конструкционной стали, колоннами или землей.

Плита представляет собой пластинчатый элемент, глубина (D) которого очень мала по сравнению с его длиной и шириной. Плита используется в качестве пола или крыши в зданиях, равномерно распределяет нагрузку.

Плита может быть

• Просто поддерживается.
• Продолжение.Расчет нагрузки на сталь
• Консольный.

Расчет различных нагрузок на колонну, балку, стену и перекрытие:

• Колонна = собственный вес x количество этажей
• Балки = собственный вес на погонный метр
• Нагрузка на стену на погонный метр
• Суммарная нагрузка на перекрытие (постоянная нагрузка + динамическая нагрузка + ветровая нагрузка + собственный вес)

Помимо вышеуказанной нагрузки, колонны также подвергаются изгибающим моментам, которые необходимо учитывать при окончательном расчете.Эти инструменты уменьшают трудоемкий и трудоемкий метод ручных расчетов при проектировании конструкций, что в настоящее время настоятельно рекомендуется в этой области. Расчет нагрузки на сталь

Наиболее эффективным методом проектирования конструкции является использование передового программного обеспечения для проектирования конструкций, такого как STAAD Pro или ETABS. Для профессиональной практики проектирования конструкций существуют некоторые основные допущения, которые мы используем для расчетов несущей способности конструкции.

Расчет нагрузки на колонну:

Мы знаем, что собственный вес бетона составляет около 2400 кг/м ³ , , что эквивалентно 24.54 кн/м ³ и собственный вес стали около 7850 кг/м ³ . (Примечание: 1 килоньютон равен 101,9716 кг)

Итак, если принять размер колонны 300 мм х 600 мм с 1% стали и 2,55 ( почему 2,55 так, высота колонны 3 м — балка размером ) метров стандартной высоты, то собственный вес колонны составляет  около 1000 кг на этаж , что равно 10 кН.

Как загрузить расчет в столбец?

1. Размер столбца  Высота 2.55 м, длина = 300 мм, ширина = 600 мм 
2. Объем бетона = 0,30 x 0,60 x 2,55 = 0,459 м³
3. Вес бетона = 0,459 x 2400 = 1101,60 кг
4. Вес стали (1%) в бетоне = 0,459 x 1% x 7850   = 36,03 кг
5. Общий вес колонны = 1101,60 + 36,03 = 1137,63 кг = 11,12 кН

При выполнении расчетов мы предполагаем, что собственный вес колонн составляет от от 10 до 12 кН на этаж.

Расчет нагрузки на балку:

Мы применяем тот же метод расчета и для балки.

мы предполагаем, что каждый метр балки имеет размеры 300 мм x 600 мм без учета толщины плиты. Расчет нагрузки на сталь

Предположим, что каждый метр (1 м) балки имеет размерность .

Как рассчитать нагрузку на балку?

1. 300 мм x 600 мм без плиты.
2. Объем бетона = 0.30 х 0,60 х 1 = 0,18 м³
3. Вес бетона = 0,18 x 2400 = 432 кг
4. Вес стали (2%) в бетоне = 0,18 x 2% x 7850 = 28,26 кг
5. Общий вес колонны = 432 + 28,26 = 460,26 кг/м = 4,51 кН/м

Таким образом, собственный вес составит около 4,51 кН на погонный метр.

Расчет нагрузки на стену :

мы знаем, что плотность кирпича варьируется от 1800 до 2000 кг/м ³ .

Для кирпичной стены толщиной 9 дюймов (230 мм), высотой 2,55 м и длиной 1 м , Расчет нагрузки на сталь

Нагрузка на погонный метр должна быть равна  0,230 x 1 x 2,55 x 2000 = 1173 кг/метр,

, что эквивалентно 11,50 кН/метр.

Этот метод можно использовать для расчета нагрузки кирпича на погонный метр для любого типа кирпича с использованием этого метода. Расчет нагрузки здания

Для газобетонных блоков и блоков из автоклавного бетона (ACC), таких как Aerocon или Siporex, вес на кубический метр составляет от 550 до 650 кг на кубический метр.

Нагрузка/погонный метр должна быть равна  0,230 x 1 x 2,55 x 650 = 381,23 кг

если вы используете эти блоки для строительства, нагрузка на стену на погонный метр может составлять всего 3,74 кН/метр , использование этого блока может значительно снизить стоимость проекта.

Расчет нагрузки перекрытия :

Пусть, Допустим, плита имеет толщину 150 мм. Расчет нагрузки здания

Таким образом, собственный вес каждого квадратного метра плиты будет

Расчет нагрузки на перекрытие  = 0.150 х 1 х 2400 = 360 кг, что эквивалентно 3,53 кН.

Теперь, если мы считаем, что  нагрузка на чистовую отделку пола составляет 1 кН на метр , наложенная временная нагрузка составляет 2 кН на метр, а   ветровая нагрузка согласно Is 875 около 2 кН   на метр .

Таким образом, из приведенных выше данных мы можем оценить нагрузку на плиту примерно от 8 до 9 кН на квадратный метр.

Расчет нагрузки здания:

Нагрузка на здание представляет собой сумму постоянной нагрузки, вынужденной или временной нагрузки, ветровой нагрузки, нагрузки от землетрясения, снеговой нагрузки, если конструкция расположена в зоне снегопада.

Статическая нагрузка — это статическая нагрузка, обусловленная собственным весом конструкции, которая остается неизменной на протяжении всего срока службы здания. Эти нагрузки могут растягивать или сжимать.

Импульсные или временные нагрузки – это динамические нагрузки, связанные с использованием или пребыванием в здании, включая мебель. Эти нагрузки продолжают меняться время от времени. Временная нагрузка является одной из важных нагрузок при проектировании. Расчет нагрузки здания

Расчет динамической нагрузки:

Для расчета динамической нагрузки здания мы должны следовать допустимым значениям нагрузки согласно IS-875 1987 часть 2.

Обычно мы принимаем значение динамической нагрузки для жилых зданий как 3 кН/м2.Значение динамической нагрузки варьируется в зависимости от типа здания, для которого мы должны следовать нормам IS 875-1987, часть 2.

Расчет статической нагрузки:

Для расчета статической нагрузки здания мы должны определить объем каждого элемента, такого как фундамент, колонна, балка, плита и стена, и умножить на единицу веса материала, из которого он сделан.

Суммируя постоянную нагрузку всех конструктивных элементов, мы можем определить общую постоянную нагрузку здания.

Коэффициент безопасности:

Наконец, после расчета всей нагрузки на колонну, не забудьте добавить коэффициент безопасности, который является наиболее важным для конструкции любой конструкции здания для ее безопасной и надлежащей работы в течение всего срока службы.

Это важно, когда выполняется расчет нагрузки на колонну.

Коэффициент запаса прочности 1,5 согласно IS 456:2000

FAQ’S

Расчет нагрузки на колонну:

• Объем бетона = 0.23 x 0,60 x 3 =0,414 м³
• Вес бетона = 0,414 x 2400 = 993,6 кг
• Вес стали (1%) в бетоне = 0,414x 0,01 x 8000   = 33 кг
• Общий вес колонны = 994 + 33 = 1026 кг = 10 кН

Расчет нагрузки на стену

1. Плотность кирпича  стены  с раствором составляет примерно 1600-2200 кг/м ³ . Таким образом, мы считаем собственный вес кирпича стены равным 2200 кг/м ³ в этом расчете .
2. Объем кирпичной стены: Объем кирпичной стены = l × b × h, длина = 1 метр, ширина = 0,152 мм, высота стены = 2,5 метра, объем = 1 м × 0,152 м × 2,5 м, объем кирпичной стены = 0,38 м ³
3. Собственная нагрузка кирпичной стены:  Вес = объем × плотность, Собственная нагрузка = 0,38 м ³  × 2200 кг/м ³ , Собственная нагрузка = 836 кг/м
4. Переведем в килоньютоны, разделив на 100, получим 8,36 кН/м
5. Таким образом, статическая нагрузка кирпичной стены составляет около 8.36 кН/м, действующее на колонну.

Расчет нагрузки на балку

• 300 мм x 600 мм без учета толщины плиты.
• Объем бетона = 0,30 x 0,60 x 1 = 0,18 м³
• Вес бетона = 0,18 x 2400 = 432 кг
• Вес стали (2%) в бетоне = 0,18 x 2% x 7850 = 28,26 кг
• Общий вес колонны = 432 + 28,26 = 460,26 кг/м = 4,51 кН/м

Нагрузка на колонну

Колонна   – это важный конструктивный элемент железобетонной конструкции, который помогает передавать нагрузку  надстройки  на фундамент. Это вертикальный сжимаемый элемент, подвергаемый прямой осевой нагрузке , и его эффективная длина в три раза больше, чем его наименьший поперечный размер.

Расчет статической нагрузки для здания

Собственная нагрузка  = объем элемента x удельный вес материалов.

Вычислив объем каждого элемента и умножив его на удельный вес материалов, из которых он состоит, можно определить точную статическая нагрузка  для каждого компонента.

Расчет конструкции колонны

• Объем бетона = 0,23 x 0,60 x 3 = 0,414 м³
• Вес бетона = 0,414 x 2400 = 993,6 кг
• Вес стали (1%) в бетоне = 0,414x 0,01 x 8000   = 33 кг
• Общий вес колонны = 994 + 33 = 1026 кг = 10 кН

Расчет нагрузки на фундамент

Для стены толщиной 6 дюймов, высотой 3 метра и длиной 1 метр нагрузка может быть измерена на погонный метр, что эквивалентно 0. 150 x 1 x 3 x 2000 = 900 кг, что эквивалентно 9 кН/метр . Нагрузку на погонный метр можно измерить для любого типа кирпича, следуя этому методу.

Расчет нагрузки на бетонную плиту

• Размер плиты Длина 3 м x 2 м Толщина 0,150 м
• Объем бетона = 3 x 2 x 0,15 = 0,9 м³
• Вес бетона = 0,9 х 2400 = 2160 кг. Расчет конструкции колонны

Расчет нагрузки на сталь

• Размер плиты Длина 3 м x 2 м Толщина 0.150 м
• Объем бетона = 3 x 2 x 0,15 = 0,9 м³
• Вес бетона = 0,9 х 2400 = 2160 кг.
• Вес стали (1%) в бетоне = 0,9 x 0,01 x 7850 = 70,38 кг.
• Общий вес колонны = 2160 + 70,38 = 2230,38 кг/м = 21,87 кН/м.

Как рассчитать нагрузку на балку

1. 300 мм x 600 мм без плиты.
2. Объем бетона = 0,30 x 0,60 x 1 = 0,18 м³
3. Вес бетона = 0. 18 х 2400 = 432 кг
4. Вес стали (2%) в бетоне = 0,18 x 2% x 7850 = 28,26 кг
5. Общий вес колонны = 432 + 28,26 = 460,26 кг/м = 4,51 кН/м

ДРУГИЕ ПОЧТЫ:

Что такое арка | Компоненты Арки | Части Арки

Требования к уплотнению засыпки/засыпки подстилающего слоя, основания, асфальта

Что такое поперечная балка | Детали соединительной балки | Преимущества использования стяжной балки

Методическая инструкция для штукатурных работ | Процедура цементно-штукатурных работ

График изгиба стержней для коробчатой ​​водопропускной трубы RCC в Excel | Скачать Лист

Заключение:

Полная статья о Как загрузить расчет для колонн, балок, стен и перекрытий | Расчет конструкции колонны | Расчет нагрузки на балку | Расчет нагрузки на стену  | Расчет нагрузки на сталь | Расчет нагрузки здания .  Благодарим вас за полное прочтение этой статьи на платформе « Гражданское строительство » на английском языке. Если вы считаете этот пост полезным, помогите другим, поделившись им в социальных сетях. Если какая-либо формула BBS отсутствует в этой статье, сообщите мне об этом в комментариях.

Различные виды нагрузок на свайные фундаменты и их расчеты

🕑 Время чтения: 1 минута

Свайный фундамент — это наиболее распространенный тип глубокого фундамента, используемый для передачи конструкционных нагрузок, а именно осевой нагрузки и поперечной нагрузки, в более глубокие слои твердого грунта.Необходимо понимать виды нагрузок на сваи и механизм их передачи, чтобы выбрать и спроектировать подходящий тип сваи.

Осевые нагрузки создают силы сжатия или растяжения, действующие параллельно оси фундамента. Если свая вертикальная, то осевая нагрузка равна вертикально приложенной нагрузке. Боковые нагрузки создают моменты, сдвиг и последующее боковое отклонение свайного фундамента. Боковое отклонение активирует боковое сопротивление прилегающего грунта.

1. Осевые нагрузки

Осевая нагрузка может быть как сжимающей (направленной вниз), так и растягивающей (поднимающей). Когда он сжимается, глубокие фундаменты сопротивляются нагрузке за счет сопротивления трения и сопротивления опорной поверхности, как показано на рис. 1.

Однако, когда нагрузка является растягивающей, сопротивление вызвано боковым трением и весом фундамента, как показано на рис. 1. В глубоких фундаментах с увеличенным основанием подъемные нагрузки также воспринимаются опорой вдоль потолка увеличенного основания. база.Осевые нагрузки состоят из постоянных нагрузок, временных нагрузок, снеговых и ледяных нагрузок, которые передаются от надстройки к свайному фундаменту.

Рис. 1: Осевые нагрузки на сваи

Постоянные и активные нагрузки

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

Если такая информация вам не предоставлена, можно определить первоначальную оценку нагрузки для каждого этажа в случае высотных зданий, которая колеблется от 10 до 15 кПа/этаж. Собственный вес свайного фундамента зависит от толщины ростверка, размера и количества свай, удельного веса бетона.

2. Боковые нагрузки

Боковые нагрузки вызывают как сдвиг, так и момент в глубоком фундаменте, как показано на рис. 2. Эти сдвиги и моменты вызывают боковые отклонения в фундаменте, которые, в свою очередь, вызывают боковые сопротивления прилегающего грунта.

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

Свайные фундаменты обычно устойчивы к боковым нагрузкам за счет пассивного сопротивления грунта на лицевой стороне шапки, сдвига на основании шапки и пассивного сопротивления грунта стволам свай. Последний источник обычно является единственным надежным.

Рис. 2: Боковые нагрузки на сваи

Ветровые нагрузки

Ветровые нагрузки создают значительную внецентренную нагрузку на плане фундамента, как показано на рис.3. Как правило, ветровую нагрузку на конструкцию можно рассматривать как 1,5% статической нагрузки или давление 2 кПа для высоких конструкций высотой до 200 м. Если конструкция выше 200 м, то для расчета давления ветра используется испытание в аэродинамической трубе. В различных стандартах предусмотрены процедуры оценки ветровой нагрузки, такие как ASCE7 и AS1170.2–2011.

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

Сейсмические нагрузки

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

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

Рис. 4: Сейсмические нагрузки на свайный фундамент

Нагрузки от давления грунта

Нагрузки из-за давления грунта особенно связаны со стенами подвала и системой подземных сооружений. С самого раннего этапа проектирования теория давления грунта может использоваться для расчета нагрузок, вызванных давлением грунта. Однако для детального и окончательного проектирования используется взаимодействие почвы и конструкции.

Нагрузки из-за движений грунта

Движение грунта является еще одной причиной боковых нагрузок, действующих на свайный фундамент.Желательно рассматривать взаимодействие между системой фундамента и источником движения грунта через величину движений грунта, а не пытаться напрямую преобразовать движение грунта в эквивалентную силу.

3. Прочие грузы

Другое
Источники нагрузки, которые, возможно, необходимо учитывать, включают снег, лед, термические
последствий, крупных ударов и взрывов. Требования к учету таких нагрузок
изложены в соответствующих стандартах, регулирующих конструктивное проектирование зданий.

Мы не можем найти эту страницу

(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}}*

{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}}
{{addToCollection.description.length}}/500

{{l10n_strings.ТЕГИ}}
{{$элемент}}

{{l10n_strings.ПРОДУКТЫ}}

{{l10n_strings.DRAG_TEXT}}

{{l10n_strings. DRAG_TEXT_HELP}}

{{l10n_strings.ЯЗЫК}}
{{$select.selected.display}}

{{article.content_lang.display}}

{{l10n_strings.АВТОР}}

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

{{$select.selected.display}}

{{l10n_strings. CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}}
{{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}}

Первичные нагрузки

Первичные нагрузки

Первичные нагрузки

Нагрузка на строительную конструкцию может принимать самые разнообразные формы.Во многих случаях точная загрузка не будет точно вписываться в конкретную категорию.
Тем не менее, нагрузки обычно можно рассматривать как первичные или вторичные.
Первичная нагрузка обычно включает материалы, из которых построена конструкция.
был построен, жильцы, их мебель, прямое влияние различных
типичные погодные условия, а также уникальные условия загрузки, испытанные
во время строительства, экстремальных погодных условий и природных катастроф. Среднее
нагрузки – это нагрузки, вызванные изменениями температуры, эксцентриситетом конструкции,
усадка конструкционных материалов, осадка фундамента и т.п.
нагрузки.Основное внимание в этом курсе будет уделено основным нагрузкам. Несмотря на
тот факт, что каждая нагрузка и комбинация нагрузок должны быть рассмотрены
чтобы уменьшить вероятность структурного разрушения, определение
строительные нагрузки остаются статистическим упражнением. Каждая нагрузка не может
быть предусмотрительным; таким образом, очень важно определить сценарий наихудшего случая, который
разумно предположить, что они действуют на структуру.

Первичные нагрузки делятся на две широкие категории в соответствии с
как они воздействуют на структуру или структурный элемент.Эти
ПОСТОЯННЫЕ НАГРУЗКИ и ПЕРЕМЕННЫЕ НАГРУЗКИ.

ПОСТОЯННЫЕ НАГРУЗКИ
Постоянные нагрузки – это такие нагрузки, которые считаются действующими постоянно; Oни
являются «мертвыми», стационарными и не могут быть удалены. собственный вес
структурных элементов обычно обеспечивает наибольшую часть мертвых
нагрузка здания. Это будет явно варьироваться в зависимости от фактических выбранных материалов.
Постоянные ненесущие элементы, такие как кровля, полы, трубы, воздуховоды,
внутренние перегородки, оборудование систем экологического контроля, лифт
машины и все другие строительные системы внутри здания также должны
включать в расчет полной статической нагрузки. Офисное оборудование
или мебель, которая может считаться постоянной в глазах пользователя
не являются частью расчетов мертвого лаода. Постоянные нагрузки представлены
красная стрелка на иллюстрации.

Величина статической нагрузки здания обычно может быть определена
с погрешностью всего 5%. Свойства строительных материалов часто
сведены в таблицы и опубликованы авторами учебников и производителями.
Всегда очень важно быть в курсе изменений в
строительные материалы.Свойства строительных материалов различаются в зависимости от
быстро меняющийся рынок. Самонагрузка, или собственный вес, из-за этих
материалов часто выражается как удельный вес в единицах кН/ _м 3
или lbs/ _ft 3. Обратите внимание, что эти единицы даны с точки зрения силы,
не масса.

Обычно необходимо преобразовать единицу веса в нагрузку на единицу
площади (psf) или нагрузки на единицу длины (plf) для завершения структурного
анализ структурного элемента. Это достаточно просто определить, взяв
объем (площадь поперечного сечения, умноженная на длину) элемента
умножают на единицу веса материала и распределяют его по
длина элемента. Поскольку нормально выражать собственный вес в
с точки зрения нагрузки на единицу длины, обычно берут только поперечное сечение
площади и умножить ее на единицу веса. Общий собственный вес одного
Затем элемент будет определяться путем умножения этого значения на длину.
Статическая нагрузка на пол или крышу обычно выражается в виде нагрузки.
на единицу площади (т. е. фунтов на квадратный фут или килограммов ньютонов на квадратный метр).

Общая статическая нагрузка на здание определяется путем сложения всех
различных статических нагрузок на элементы здания.Это важно
держите блоки свободными, когда статическая нагрузка на балку (plf) комбинируется с полом
или статическая нагрузка на крышу (psf).

НАГРУЗКИ
Конструкции обычно имеют функцию. Функция является частью программы
для которого выполнен дизайн. Однако точные функции, которые структура
придется сопротивляться в течение всего срока службы конструкции не
совершенно предсказуемо. Таким образом, были установлены строительные нормы, которые пытаются
«предсказать» разумную нагрузку, на которую следует рассчитывать
определенный тип пространства. Временные нагрузки — это те нагрузки, которые являются переходными.
и может изменяться по величине. Они включают в себя все предметы, найденные в здании.
течение своей жизни (люди, диваны, пианино, сейфы, книги, машины, компьютеры,
машины или хранящиеся материалы), а также воздействия внешней среды
например, нагрузки из-за солнца, земли или погоды. Ветровые и сейсмические нагрузки
относятся к специальной категории боковых временных нагрузок из-за
тяжесть их воздействия на здание и их способность вызывать отказ.

Есть надежда, что срок службы большинства зданий превышает
изначально предполагаемое использование здания. Почти невозможно
предсказать все возможные варианты использования любой данной структуры
до того, как он будет снесен. Если и когда здание будет использоваться по назначению
помимо оригинального дизайна, способность здания к новому
использование должно быть определено. Поскольку совокупность знаний о поведении
зданий всегда увеличивается, здание, которое могло бы быть спроектировано
согласно последней информации о загрузке за один год, может не удовлетворить
Требования несколько лет спустя. Особенно это касалось
последствия сейсмической нагрузки.

Величины временных нагрузок трудно определить с помощью одного и того же
степень точности, которая возможна при постоянных нагрузках. Вероятный максимум
значение временных нагрузок было определено исследованиями и включено в национальные
строительные нормы. Обычно это минимальная расчетная нагрузка на единицу площади. Строительство
коды также предусматривают снижение нагрузки при определенных условиях. Например,
полные временные нагрузки, скорее всего, не будут возникать на каждом этаже многоэтажного дома.
строят одновременно.Таким образом, расчетная временная нагрузка для некоторых
колонны и фундамент можно уменьшить. Строительные нормы по всему миру
не согласны с величиной соответствующих расчетных значений динамической нагрузки.
Крайне важно, чтобы проектировщик потратил время на определение установленных значений.
в местных строительных нормах. Это юридические документы и ДОЛЖНЫ быть
последовал.

Комбинации нагрузки При рассмотрении возможных комбинаций
эти две категории нагрузки, вероятность того, что определенные нагрузки возникнут одновременно
предполагаются нулевыми. Одной из таких комбинаций может быть максимальная нагрузка толпы,
мокрый и сильный снег, тайфун силой девять баллов, бушующий адский огонь и
землетрясение. Не исключено, что два из первых трех могут возникнуть как
землетрясения, но не то, чтобы все четыре присутствовали одновременно. Таким образом,
нужно только рассмотреть разумные комбинации нагрузки.

Материал Вес блока Алюминий 24 кН/ м 3 Кирпичи (широкий ассортимент) 22 кН/ м 3     Бетон 24 кН/ м 3     Блок из легкого бетона 12 (сред.) кН/ м 3     Сталь 70 кН/ м 3 Древесина 6 кН/ м 3 Таблица 17-2. Стандартный удельный вес листовых строительных материалов

Материал Вес блока Акустические потолочные плиты 0,1 кН/ м 2 Алюминиевый лист крыши 0.04 кН/ м 2     Стекло 0,1 кН/ м 2     Гипсокартон 0,15 (сред.) кН/ м 2     Стальной кровельный лист 0,15 кН/ м 2 Деревянные половицы 0,15 кН/ м 2 Таблица 17-3.Общие нагрузки на пол

Пространство Единичная загрузка Художественная галерея 4,0 кН/ м 2 Балки 5,0 кН/ м 2     Парковочные сооружения 2,5 кН/ м 2     Классы 3,0 кН/ м 2     Танцевальные залы 5. 0 кН/ м 2 Офисы 5,0 кН/ м 2 Частный дом 1,5 кН/ м 2 Театры (фиксированные места) 4,0 кН/ м 2 Основано на BS 6399:Part1:1984 Copyright © 1995, 1996 by Крис Х. Любкеман и Дональд Питинг

Методика расчета несущей способности песчано-свайных составных фундаментов в перегнойном слое грунта с учетом консолидации

Трубная обсадная труба часто применяется при устройстве песчаных свай, т. е. метод нижнего нагнетания.При сооружении песчаной насыпи в кожухе трубы делается полость, нижняя часть кожуха закрывается, а полость расширяется в перегнойном слое грунта за счет механического статического давления и вибрации. Затем, когда обсадная колонна поднимается, клапан на дне обсадной трубы автоматически открывается, и полость заполняется песком, образуя кучу песка. Этот процесс может быть упрощен до расширения полости. В данном исследовании эта теория использовалась для расчета увеличения несущей способности фундамента в перегнойном слое грунта, вызванного строительством песчаных свай.

Теория расширения полости и основные допущения

Предполагалось, что готовая куча песка имеет идеальную цилиндрическую форму, и ее размер полностью соответствует проектным требованиям. Процесс строительства песчаной сваи осуществлялся, как показано на рис. 2. изотропное упругопластическое тело; (2) малая полость расширяется в бесконечной массе грунта; 3) критерий урожайности почвы – критерий урожайности Мора–Кулона; (4) давление грунта на стенку полости до расширения статично; и (5) песчаная куча состоит из чистого песка без силы сцепления, и деформация текучести не учитывается.

Основные уравнения

Радиальное напряжение грунта вокруг сваи обозначалось \(\sigma_{r}\), окружное напряжение обозначалось \(\sigma_{\theta }\), а конструкция песчаной сваи процесс упростился до задачи об осевой симметрии плоской деформации. Полярные координаты использовались без учета начального поля напряжений, и дифференциальное уравнение равновесия было получено следующим образом:

$$\frac{{d\sigma_{r} }}{dr} + \frac{{\sigma_{r} } — \sigma_{\theta} }}{r} = 0.$$

(1)

Геометрическое уравнение:

$$\varepsilon_{r} = \frac{{du_{r} }}{dr}.$$

(2)

В фазе упругой деформации предполагалось, что функция напряжения \(\psi\) является только функцией радиальной координаты r :

где \(r\) — радиальная координата, а L представляет границу постоянный.

На этапе пластической деформации параметры выбраны как консолидированные недренированные параметры, использовался критерий текучести Мора–Кулона:

$$(\sigma_{r} — \sigma_{r} ) = (\sigma_{r } + \sigma_{\theta} )\sin\varphi + 2c\cos\varphi .{2} }}{E}\frac{p}{r} = \frac{(1 + v)}{E}r\sigma_{r} ,$$

(8)

где \(r\) — радиальная координата, \(u_{r}\) — радиальное смещение, \(R_{i}\) — начальный радиус полости, \(p\) — начальный радиальное напряжение, E — модуль упругости, а \(v\) — коэффициент Пуассона. {{\frac{2\sin \varphi}}{{1 + \sin \varphi }}}} — Cctg\varphi .$$

(9)

Удовлетворяя уравнениям. (4) и (6) при общих граничных условиях упругости и пластичности было получено следующее уравнение:

$$\sigma_{p} = \sigma_{r} = C\cos \varphi .$$

(10)

На границе между упругой зоной и пластической зоной смещение общего расширения пластической зоны было получено на основе уравнения. (8):

$$u_{p} = \frac{(1 + v)}{E}R_{p} \sigma_{p} .{2} \до 0\), а общее смещение границы зоны пластичности относительно невелико.

В приведенном выше расчете исходное поле напряжений не учитывалось. Для илистого грунта напряжение увеличивается, \(\sigma_{p} = C\cos \varphi\), из-за чего грунт очень мало переходит в пластическое состояние. Чтобы удовлетворить условию легкого перехода грунта в пластическое состояние, диапазон влияния зоны пластичности должен быть большим, чтобы общее смещение границы зоны пластичности можно было считать относительно небольшим и упростить следующим образом: \(u_{p}^ {2} \до 0\). {{\frac{2\sin \varphi}}{{1 + \sin\varphi}}}} — ctg\varphi} \right].$$

(19)

Увеличение дополнительных напряжений, вызванных конструкцией песчаных свай

При расположении песчаных свай в форме равностороннего треугольника с длиной стороны \(s\) между сваями происходит взаимодействие, где \(d_{e} \) — диапазон влияния одной кучи песка, а \(r_{e}\) — радиус влияния. Это видно из уравнения (19) радиальное напряжение уменьшается с увеличением r .{{\frac{\sin \varphi}}{{1 + \sin\varphi}}}} — ctg\varphi} \right].$$

(23)

Практический пример в Гвалиоре

International Journal of Engineering Research ISSN: 2319-6890 (онлайн), 2347-5013 (печатная версия)

Том № 5 Выпуск: Special 3, стр: 541-544 27–28 февраля.2016

NCASE@2016 doi : 10.17950/ijer/v5i3/006 Стр. 543

продольные стержни предназначены для восприятия растягивающих

напряжений, помимо распределения сжимающих усилий с бетоном

. Любой изгибающий момент, возникающий из-за случайного

эксцентриситета нагрузки на колонну, может быть

уравновешен соответствующим армированием.Колонны

могут быть усилены продольными стержнями и спиральной арматурой

, плотно навитой вокруг вертикальных стержней.

Плотно навитая спираль оказывает ограничивающее действие на

бетон внутри нее. Он приводится в натяжение и обладает способностью проверять тенденцию бетона к расширению под нагрузкой (Кришна и Джейн, 1977).

Несущая способность колонны определяется выражением

, .Здесь и

, и

представляют рабочие напряжения в бетоне и стали. Напряжение

, допустимое в стали, примерно в 1,5-2 раза превышает значение

. ;

Было замечено, что при постепенном

нагружении колонны напряжения в стали и бетоне будут пропорциональны

их модулю упругости до тех пор, пока

напряжения находятся в пределах пределов упругости.

Предельная грузоподъемность колонны определяется как

коэффициент ( ), где представляет собой

предел текучести при сжатии в стали, является предельной

прочностью на сжатие бетонных кубов и является фактором меньше

чем единство (Кришна и Джайн, 1977).

Рисунок 4: План компоновки колонн многоэтажного здания

2.2 Расчет колонн

Этап 1: Геометрические свойства колонны (простой и

Железобетон – нормы и правила, 2000 г.)

Этап 2: Коэффициент гибкости (Гладкий и армированный бетон

– Своды правил, 2000 г.)

Шаг 3: Оцените прочность колонны (Гладкий и

Железобетон – Своды правил, 2000 г.)

Прочность колонны, Pcu можно рассчитать с помощью

выражение,

Этап 4: Расчет продольной арматуры (Гладкий и

Железобетон-Свод правил, 2000 г.) боковые связи могут быть любыми из следующих

в зависимости от условий,

· Наименьший размер колонны

900 03 · В 16 раз больше диаметра продольного стержня

· В 48 раз больше диаметра боковых связей

Шаг спирали может быть принят равным 1/6 диаметра сердечника или

меньше или равным 75 мм, в зависимости от того, что верно меньшее значение

(Кришна и Джейн, 1977).

3. Окончательное предложение

Здание состоит из четырех этажей, но имеет один и тот же план

на всех уровнях. Нижний этаж

отведен под парковку двухколесных и четырехколесных транспортных средств. Земля

покрыта аллювиальной почвой и, следовательно, благоприятна для строительства

. Более того, ни одно вредное химическое вещество или минерал

не обнаружено в значительном количестве. Состояние грунтовых вод

также признано удовлетворительным.Таким образом,

не требуется предварительной обработки грунта перед строительством

.

Тип фундамента, выбранного для здания, представляет собой мелкозаглубленный фундамент

, и все элементы спроектированы

в соответствии с методом расчета предельного состояния. Условия разрушения

, а также требования к эксплуатационной пригодности являются

важными аспектами проектирования в предельном состоянии. Расчет предельного состояния

представляет собой эмпирический метод, учитывающий

вероятности разрушающей нагрузки и возможность снижения

прочности здания при увеличении нагрузки.