Свайный фундамент расчет количества свай: Свайный фундамент расчет количества свай

Калькулятор расчета несущей способности винтовых свай

Если для строительства дома выбирается свайно-винтовой фундамент, то необходимо определиться и с типоразмером опор, и с их количеством, которое будет способно обеспечивать стабильность планируемой постройки. Так как многие владельцы загородных участков принимают решение о проведении самостоятельного строительства на таком фундаменте, есть смысл помочь им в проведении хотя бы предварительных расчетов.

Калькулятор расчета несущей способности винтовых свай

Наверное, понятно, что общее количество опор зависеть от суммарной нагрузки, которой здание оказывает на фундамент. Ее необходимо равномерно распределить по сваям, так, чтобы не превысить допустимую нагрузку на каждую из них, чтобы здание не начало «тонуть» в грунте. И вот для этого требуется узнать возможности такой точки опоры. А поможет нам в этом калькулятор расчета несущей способности винтовых свай.

Ниже будут приведены некоторые пояснения по порядку проведения вычислений.

Калькулятор расчета несущей способности винтовых свай

Перейти к расчётам

На чем основывается и как проводится расчет

Чаще всего в частном строительстве используются недорогие, но достаточно надежные сваи со сварными лопастями, модельного ряда СВС (свая винтовая сварная). Этот модельный ряд включает несколько типоразмеров, которые применятся в зависимости от вида планируемой постройки – от лёгких заборов до полноценных загородных домов.

Для возведения жилых и хозяйственных построек обычно применяются сваи от СВС-89 и крупнее (число показывает диаметр трубы). Соответственно, с повышением диаметра трубы увеличивается и размер лопастей винтовой части, то есть, про сути – площадь опоры сваи на грунт. Эти размерные параметры свай уже внесены в программу расчета.

Каждый тип грунта обладает собственным сопротивлением нагрузке, или, иначе говоря, несущей способностью, выражаемой в килограммах на квадратный сантиметр. Таким образом, определив тип грунта на планируемой глубине залегания лопастей сваи, и зная их площадь, несложно вычислить и несущую способность опоры.

Сопротивления грунтов на глубине залегания от 1.5 и ниже – уже внесены в программу расчета.

Цены на винтовые сваи

винтовые сваи

Безусловно, должен быть предусмотрен и эксплуатационный резерв несущей способности опоры. Для этого вводится поправочный коэффициент. И вот здесь есть нюансы:

• Самый точный способ определения характеристик грунтов – это проведение геологического исследования участка. Поправочный коэффициент в этом случае – минимальный, всего 1,2, так как вероятность ошибки практически исключается. Но к этому способу прибегают нечасто, просто по причине высокой стоимости подобных работ.
• Второй способ – это установка так называемой эталонной сваи. Опора ввинчивается в грунт на участке строительства, и после того, как она заглубится ниже уровня промерзания, с помощью специальных приборов оценивается крутящий момент, прикладываемый к свае. Это дает достаточно точную картину несущей способности грунта, но поправочный коэффициент уже выше – 1,25.
• Наконец, многие владельцы участка полагаются на собственные силы, и оценивают грунт, выкапывая шурфы или пробуривая вручную скважины на требуемую глубину. Безусловно, степень точности такого анализа – далека от идеала, поэтому в расчет закладывается максимальный коэффициент надежности, доходящий до 1,7.

Итоговый результат несущей способности сваи будет получен в килограммах и тоннах. Определив этот параметр и располагая значение общей нагрузки от здания на фундамент, несложно определиться и с количеством свай.

Планирование свайного фундамента – как провести самостоятельно?

Чтобы не столкнуться в процессе эксплуатации здания с проблемами проседания или перекоса свайного фундамента, необходимо учитывать немало нюансов. Подробнее об этих важных вопросах – в специальной публикации портала, посвященной расчету количества свай.

ширина, объем и диаметр свай

Вид готового свайного основания

Свайно-ростверковые фундаменты отличаются достаточно простой конструкцией, но, несмотря на популярность они нестабильные. Так как основания не имеют большой несущей площади, они подвержены горизонтальным и вертикальным подвижкам почвы.

Также на их устойчивость в значительной мере влияют размеры и масса самого здания, а также климатические условия в регионе, объем и качество используемых строительных материалов, диаметр подошвы опоры.

Сваи всегда устанавливаются подошвой ниже глубины промерзания почвы, а заводские стальные конструкции изготавливаются и поставляются строго определенной длины и диаметра. Также важную роль играет конструкция ростверка, особенно то, из чего он сделан. Многие застройщики часто решаются самостоятельно сделать сваи прямо на строительной площадке, для этого подготавливают определенный объем бетона и арматуры, но такие конструкции часто не подходят для больших типов сооружений.

Зачем нужно использовать расчет свайного фундамента

Эскиз с указанием параметров необходимых при расчете

Учитывая, что сваи в фундаментах – это обычные точки опоры, которые отвечают за равномерный перенос всего объема нагрузок, со стороны здания и грунта через подошву на прочные слои почвы, они подбираются только после расчета ростверка. К примеру, максимально допустимые размеры, толщина, конструкция, прочие параметры.

Также на выбор диаметра используемых в строительстве свай влияют факторы, связанные с типом грунта, которые также учитываются в расчетах. Расчет свайного фундамента нужен для некоторых удобств:

1. Получится сделать расширенный проект свайного основания с учетом мест установки опор, а также расстояния между ними.
2. Можно существенно экономить на объеме используемых строительных материалов, подобрав оптимальный тип опоры.
3. Расчет предусматривает выбор оптимальной по диаметру опоры, ее длины и габаритов, а также подбор типа подошвы.

Также можно сразу определить, подойдут винтовые сваи для данного типа строительства или нужно использовать набивные или иные типы свай.

Расчет свайного фундамента

Схема для расчета осадок свайного основания

Он выполняется по параметрам предельных значений первой и второй группы факторов, указанных ниже. Каждая группа состоит из ряда параметров, в результате суммирования которых и можно подобрать оптимальные по диаметру опоры. Первая группа:

• расчет нагрузки со стороны материала несущих конструкций;
• расчет максимально возможного сопротивления почвы на продавливание и деформацию;
• несущая способность самого основания.

Вторая группа:

• осадка основания сваи с учетом максимально допустимого сечения подошвы;
• перемещение сваи за счет сил смещения;
• наличие трещин в конструкции сваи.

Перед началом расчетов, нужно провести подробный геологический анализ почвы на месте строительной площадки и определиться с максимально допустимой длиной опор. Можно по данным нагрузок на почву сразу определиться с количеством и сечением опор, но рекомендуется проверить расчеты лишний раз, особенно при возведении жилых зданий на крутых склонах и откосах.

Выбор материала ростверка

Схема устройства ростверков свайных фундаментов

На данный момент, ростверки могут возводиться из следующих строительных материалов:

1. Деревянный брус, колода или бревно. Масса конструкции незначительная, плотность составляет до 1 кг/м². Рекомендуется для малых сооружений типа бань, сараев или иных хозяйственных построек, армирование свай и ростверк не практикуется.
2. Бетон и железобетон. Здесь рекомендованная марка бетона не ниже В20, размеры, такие как ширина составит не менее толщины несущих стен с добавочным коэффициентом 1,2, длина проектная, толщина – не менее 25 см.

Минимальная толщина ростверка рассчитывается с учетом сечения опоры. В свою очередь опора, особенно железобетонная, должна быть жестко заделана в контур ростверка на высоту не менее двух диаметров конструкции, толщина плиты подбирается в результате расчета максимальной нагрузки на продавливание. Высота ростверка иногда составляет до 1,2 метра, рассчитывается исходя из параметров самого здания. После проведения расчета диаметра и максимальной нагрузки на прогиб, рекомендуется уточнить размеры ростверка, исходя из расчетного количества опор.

Выбор конструкции

Схематическое отображение расчета несущей способности свай оснований

Материал и конструкцию несущих конструкций свайно-ростверкового фундамента подбирают исходя из местных условий. Если почва содержит достаточно большое количество влаги, тогда рекомендуются бетонные и железобетонные несущие конструкции с большим сечением, ведь железные быстро будут уничтожены коррозией. Но при их выборе нужно также учитывать конструктивные особенности, достоинства и недостатки, а также финансовой фактор.

Длина сваи зависит от типа и структуры грунта на строительной площадке. По правилам, винтовые сваи вкручиваются ниже глубины промерзания почвы, а бетонные конструкции устанавливаются широкой подошвой на прочный грунт. Расчет сваи по первой группе предельных состояний производится по двум параметрам:

Прочность материала опоры

Сопротивление материала опор можно посчитать по формуле без учета продольного изгиба:

F _dm = Y_c (Y_cb R_bA_b+R_scA_s)

Где Y_c – стандартный коэффициент, для набивных свай 0,6, для остальных – 1; Y _cb – коэффициент используемого строительного материала, для свай – 1; R_b – сопротивление строительных материалов сжатию, кПа, это табличные данные; A_b – площадь подошвы опоры, м²; R_sc – сопротивление арматурного каркаса, кПа; A_s – площадь сечения арматурного каркаса, м² 

Расчет несущей способности грунта

В зависимости от характера передачи нагрузки от здания на почву, все опоры делятся на две группы: стойки и висячие конструкции. Стойки – это конструкции, которые опираются на прочный слой почвы своей подошвой или ввинчиваются в грунт. Объем используемого строительного материала для наполнения может быть разным для каждой отдельной несущей опоры в зависимости от ее длины, максимально допустимого диаметра подошвы, сечения по всей длине. Висячие опоры передают нагрузку на грунт своим нижним концом и боковыми поверхностями, к этой группе относятся буро-набивные сваи. При выборе несущих конструкций важную роль играет сечение подошвы, ведь чем оно больше, тем большие нагрузки способно выдержать основание.

Несущую способность стойки можно рассчитать по формуле:

F _d = Y _c RA

Где: Y_c – это коэффициент опоры, принимается за 1; А – площадь подошвы; R – расчетное сопротивление почвы, табличные данные, для скальных пород составляет до 20 МПа.

Расчет висячей сваи делается намного сложнее, ведь все они устанавливаются без выемки почвы и за время монтажа деформируются с расширением.

Выбор оптимального количества опор по параметрам допустимого сечения

Условный расчет количества свай в фундаменте

Минимальное количество опор для фундаментов с низким ростверком можно посчитать по формуле:

n = KN’_I Y _k\ F _d

Где k – коэффициент, составляет 1,4;  N’_I − вертикальная нагрузка на фундамент со стороны здания;  F_d – несущая способность опоры;  Y _k – коэффициент надежности, составляет 1,4.

После расчета минимально необходимого количества опор можно начинать делать эскизный проект будущего основания. Расстояние между опорами принимают до 1,5 метра, их обязательно нужно устанавливать на углах пересечения несущих стен и в точках наиболее высокой нагрузки на грунт. Объем строительных материалов рассчитывается индивидуально, исходя из местных условий и характеристик опор.

Предварительное распределение свай по минимальной площади нижней кромки ростверка рассчитывается так:

A min = (b_o + 2_c)(a_o + 2c)

Тут параметры a, b – это ширина и длина опоры, а с – ширина обреза, той части опоры, которая отрезается при выравнивании фундамента по горизонтальной плоскости.

Если полученная площадь окажется недостаточной для размещения свай, тогда будет необходимо увеличить размеры подошвы и, соответственно, ее объем. Если и увеличение не дает необходимых параметров нагрузки на грунт, тогда проектировщики увеличивают длину сваи, ее диаметр, количество или объем используемых строительных материалов.

В некоторых случаях целесообразно комбинировать сразу несколько видов свай или увеличивать объем подошвы за счет устройства свайного поля. Его рекомендуется устраивать в тех случаях, когда на единицу площади грунта оказывается значительная нагрузка со стороны здания. Как правило, такие поля монтируют в бетонные стаканы, объем необходимых строительных материалов рассчитывается отдельно, как и марка бетона. Также здесь настоятельно рекомендуется провести расчет допустимой нагрузки на строительные материалы.

Расчет осадки фундамента по второй группе выполняется аналогично расчету осадки фундамента мелкого заложения. Осадка определяется по диаметру и площади подошвы сваи, а также их количества и выбора допустимого материала при растяжении. При этом, если будут запроектированы висячие опоры, тогда деформацию не рассчитывают.

как правильно рассчитать проект, этапы строительства

При осуществлении строительства на сыпучих и пучинистых почвах, наряду с ленточным типом основания, используют также металлические, бетонные или железобетонные сваи, в результате чего получается свайно-ленточный фундамент. Верхняя, ленточная часть, предназначена для равномерной передачи нагрузки от сооружения на сваи. Но уже на стадии проектирования здания нужно четко рассчитать все допустимые нагрузки, учесть погрешности.

Фундамент для капитальных строений, для кирпичных домов, а также домов, построенных из блоков.

Такое основание всегда проектируется для зданий, возводимых на болотистой местности, на любых слабых грунтах (если под ними есть слой каменистой почвы). Причина кроется в финансовой составляющей, т.к., в случае с обычным ленточным фундаментом, достать до твердой породы сложно из-за больших затрат на земляные работы. Поэтому и финансовый расчет ленточного монолитного основания в таких случаях изначально никто и не проводит.

Технология возведения

Схема свайно-ленточного фундамента.

Технология возведения свайно-ленточного фундамента состоит из следующих этапов:

• Проводится геодезическое исследование состояния и типа почвы.
• На основании полученных данных проводится расчет будущего основания, рисуется схема с указанием мест расположения будущих винтовых свай, их типа и размеров. Калькулятор типового свайно-ленточного фундамента для самостоятельного расчета представлен здесь.
• Снимается верхний слой земли, тщательно выравнивается строительная площадка, устраняется любая растительность.
• В соответствии с разработанным проектом проводится разметка мест установки свай.
• Выбираются сваи. Их характеристики можно взять из готового проекта и применить на практике, но, как правило, проектировщики всегда дают двукратный резерв по прочности и допустимой нагрузке. Если проводить расчет и рисовать схему самостоятельно, тогда можно подобрать винтовые сваи среди уже готовых предложений. Они бывают деревянные, металлические, бетонные и железобетонные, а по структуре — полнотелые и пустотелые. Применение на практике нашли круглые сваи, потому что скважины, как правило, бурятся круглой формы, а потому такие сваи в них будет проще установить.

Траншея под ленту фундамента.

• Выкапывается траншея под ленту фундамента. Ее глубина редко превышает 40 см. Фактически, подготовительные работы проводятся как при мелкозаглубленном ленточном основании.
• Сначала нужно пробурить скважины по углам здания, а уже потом промежуточные, из расчета дистанции между ними до 1,5-2 метра. Глубина бурения — до 3 метров. Затем в каждой скважине нужно подготовить песчаную подушку, которая будет защищать конструкцию от подтапливания.
• Этап установки буронабивных свай. Сначала в скважины устанавливают асбестовые или сделанные из рубероида трубы диаметром до 15 см. Внутри них будут установлены вертикальные арматурные прутья с продольными поясами жесткости. Все соединения прутьев нужно сварить. Если было решено использовать схему с винтовыми сваями, которые вкручиваются в землю, тогда армирование не применяется.
• Когда все сваи будут установлены, начинается процесс обустройства ленты. Сначала выполняется опалубка, которая крепится различными конструкциями, чтобы ее не выдавило при заливке бетоном. Опалубка должна быть по размерам основания, устроена по всему периметру здания без разрывов. Стандартная ширина и высота — до 40 см. Для опалубки можно успешно использовать деревянные доски или пластик. Фактически — любые ровные подручные материалы.
• Внутри опалубки устанавливают горизонтальные прутья арматуры, соединяются с прутьями свай. Тут желательно использовать винтовое соединение, которое достаточно гибкое и не повреждает естественную структуру металла.
• Для защиты здания от внешнего воздействия, а также действия холода, на внешней и внутренней поверхности ленты предусматривается гидроизоляция и теплоизоляция. Сваи в гидроизоляции не нуждаются.

Гидроизоляция фундамента

Принципиальная схема устройства фундамента.

Как уже отмечалось, сами сваи в процессе производства уже получают необходимый уровень гидроизоляции. Для этого используется асбестовая труба или слои соединенного между собой рубероида. А вот ленту нужно гидроизолировать в любом случае, т.к. под воздействием грунтовых вод и мороза, со временем бетон трескается, теряет свою прочность. Тут отлично подходит рубероид, а также другие полимерные материалы. Гидроизоляцию следует выполнять по внешней поверхности основания, глубина залегания ленты тут роли не играет.

Независимо от того, мелкозаглубленный или глубокозаглубленный фундамент, гидроизоляцию наносить нужно в любом случае

Разновидности данного вида фундаментов

Разновидности фундамента на сваях.

Бывают конструкции с буронабивными или винтовыми сваями, а также мелкозаглубленные. Винтовая свая – это металлическая труба с лопастями и винтовой резьбой. Диаметр составляет 57-133 мм, они вкручиваются в грунт до уровня твердых пород с помощью специальной строительной техники. Длина строительных свай для частных зданий и сооружений составляет 1650-3500 мм. Перед установкой рекомендуется покрыть металл специальными антикоррозийными красками.

Буронабивные сваи устанавливаются в готовые скважины, это асбестовые трубы с залитым во внутрь бетонным раствором. В качестве опалубки и гидроизоляции подходят стальные и асбестовые трубы, а также рубероид. Картонные изделия использовать не рекомендуется.

Преимущества и недостатки свайно-ленточного фундамента

Достоинства:

• возможность строительства зданий на склонах или на площадках со сложным рельефом;
• основание можно использовать на слабых почвах;
• низкая стоимость основания;
• все работы по возведению основания вполне под силу сделать своими руками.

Недостатки:

• проектирование и расчет конструкции – это длительный и трудоемкий процесс, рассчитать ее самостоятельно можно, но сложно;
• не используется для строительства тяжелых зданий.

расчет количества свай и нагрузки

• Монтаж фундамента
  • Выбор типа
  • Из блоков
  • Ленточный
  • Плитный
  • Свайный
  • Столбчатый
• Устройство
  • Армирование
  • Гидроизоляция
  • После установки
  • Ремонт
  • Смеси и материалы
  • Устройство
  • Устройство опалубки
  • Утепление
• Цоколь
  • Какой выбрать
  • Отделка
  • Устройство
• Сваи
  • Виды
  • Инструмент
  • Работы
  • Устройство
• Расчет

Поиск

Фундаменты от А до Я.

• Монтаж фундамента
  • ВсеВыбор типаИз блоковЛенточныйПлитныйСвайныйСтолбчатый
    

    Фундамент под металлообрабатывающий станок

    Устройство фундамента из блоков ФБС

    Заливка фундамента под дом

    Характеристики ленточного фундамента

• Устройство
  • ВсеАрмированиеГидроизоляцияПосле установкиРемонтСмеси и материалыУстройство

Как выполнить расчет количества свай для свайно-винтового фундамента

Чтобы понять, как сделать расчет количества винтовых свай для дома, можно использовать калькулятор расчета свайного фундамента или рассмотреть пример, приведенный для каркасного дома. Характеристики здания:

• Один этаж с мансардой. Крыша, крытая металлочерепицей, вальмового типа, стены без фронтонов имеют одинаковую высоту;
• Межкомнатные перегородки толщиной 8 см выполнены из гипсокартона без шумоизоляции.
• Наружные стены с утеплителем толщиной 15 см, перекрытия деревянные.
• Высота фасада первого этажа 3 м, высота потолков 2,6 м.
• Высота стен мансарды 1,5 м.
• Размеры дома в плане 6×8 м.
• Общая длина межкомнатных перегородок 25 м

Для подсчета того, сколько свай нужно для дома, требуются данные о типе почвы и особенностях ландшафта. В приведенном примере расчета количества свай для дома строительство ведется на ровном участке с глинистым грунтом, несущий пласт залегает на глубине 3 м от поверхности. Средняя снеговая нагрузка составляет 170 кг/м².

Для фундамента понадобятся сваи диаметром 108 мм и длиной 3,5 м. Свайные конструкции берут с запасом по длине — 3,8-4,0 м. Для расчета нагрузок принимается примерное количество опор, равное 10. Чтобы понять, как рассчитать свайный фундамент, сбор нагрузок лучше выполнить в форме таблицы. Все полученные значения округляются в большую сторону до целого числа.

Таблица 3. Сбор нагрузок.

По предварительным подсчетам сумма всех нагрузок на основание равна 65695 кг. В расчет принимается округленное значение 65,7 тонн. Далее проводится подсчет количества свай. Средняя несущая способность одной опоры составляет 6 тонн. Общий вес конструкции нужно разделить на это число: 65,7 т / 6 т = 10,95 шт. Округляем до целого, получаем 11 свай. Значение окончательно принимается, хотя и отличается от предварительного. Свайные конструкции будут установлены по углам и серединам наружных стен, а также в точках пересечения внутренних стен. Проектирование фундамента позволяет обеспечить устойчивое и прочное основание для постройки дома, избежать перерасхода материалов.

Свайный фундамент. Расчет количества свай

Для расчёта необходимого количества свай для свайного фундамента можно воспользоваться онлайн-калькуляторами, которые предлагает вездесущий интернет.

Но, как ученик в школе, привыкший пользоваться арифметическим калькулятором. Зачастую даже не знает таблицы умножения, так и строитель, использующий онлайн-калькулятор для расчёта количества свай, не будет знать откуда берутся результаты расчёта.

Основная функция любого фундамента – это принятие на себя всех нагрузок от конструкций здания – стен, перегородок, перекрытий потолка, крыши и пола. По сути, фундамент «удерживает» вес всего здания вместе с дополнительными нагрузками, например, весом снега, который накопился на крыше или весом камина, расположенном на втором этаже здания.

Алгоритмы для расчета свайного фундамента

Итак, вначале рассчитаем нагрузку здания на ленточный фундамент, а потом по аналогии перейдём к расчёту свайного фундамента из винтовых свай.

Для примера берём кирпичный дом размером 6 на 6 метров, с внутренней опорной перегородкой, толщина стен – двойной кирпич — 0,4 м.

Длина стен дома будет равна 6*4 = 24 м, длина внутренней перегородки 6 м. Итого — 30 м.

Вес кирпичного дома с дополнительными нагрузками условно возьмём в 120 т (можно и вычислить вес здания, посчитав объём кирпича, раствора, штукатурки, вес потолочного перекрытия и крыши). Толщину фундамента примем такую же как и толщина стен — 0,4 м.

Тогда площадь основания фундамента будет равна: 30*0,4 = 1,2 м2.

Итак, на площадь 1,2 м2 давит здание весом 120 т или 120000 кг. Или 10,0 кг на 1 см2. Толщина фундамента, как правило, больше толщины стен (это видно по характерному выступу цоколя). Если увеличим толщину фундамента по 10 см на внешнюю и внутреннюю сторону стены, то его площадь будет равна 30*0,6 =1,8 м2. В этом случае давление здания на фундамент составит 120 000/18 000 = 6,7 кг/см2. Это давление превышает величину сопротивления грунта, для глины он равен 6,0 кг/см2. Поэтому необходимо ещё увеличивать толщину фундамента.

Сколько нужно винтовых свай на здание размером 6х6 м

Принимаем величину 6,0 кг/см2 давления, как нормативную, при расчёте количества фундаментных винтовых свай на здание весом М =120000 кг. При этом добавим в расчеты: сопротивление грунта Кг – 6,0 кг/см2; коэффициент условий эксплуатации Ку – 1,0 и коэффициент надёжности Кн – 1,2 (что означает увеличение расчётов на 20% для повышения степени надёжности конструкции фундамента).

Диаметр сваи 0,3 м, Тогда площадь основания сваи составит:

S=πr^2=3,14 * 0,15*0,15 = 0,07м2.

Площадь основания фундамента рассчитаем с учётом коэффициентов по формуле:
S=Кн*М/ Ку*Кг = 1,2*120 000/ 1*6 = 24 000 см2 = 2,4 м2

Количество свай, если не считать сопротивление их стенок о грунт: 2,4/0,07 = 30,4 = 31 свая.
Если увеличим диаметр сваи до 0,5 м, то тогда необходимо будет 2,4/0,197 = 17,9 = 12,18 = 13 свай.

Сколько нужно винтовых свай на баню 6х3?

Бани, как правило, возводят из деревянных срубов, поэтому их вес намного меньше, чем из кирпича. Оставим все коэффициенты такими, как в прошлом расчёте кроме веса бани, примерно определим его в 48 тонн или 48000 кг.

Диаметр сваи – 0,3 м.

Площадь основания фундамента бани:

S=Кн*М/ Ку*Кг = 1.2*48000/1*6 = 9600 см2 =0,96 м2

Площадь сечения сваи: S=πr^2=3,14 * 0,15*0,15 =0,07

Количество свай: 0,96/0,07 = 13,7 =14 свай.

Есть иной алгоритм расчёта фундаментных свай, основанный на удельном сопротивления грунта. Проверим, совпадает ли количество необходимых винтовых свай на эту же баню.

На одну сваю придётся давление: 0,07*6 = 4200 кг.

Тогда количество свай на баню будет нужно 48000/4200 = 14 свай

Как видим, результаты как первого и так второго алгоритма одни и те же.

Сколько винтовых свай нужно на дом 6х9

Используем наиболее простой второй алгоритм расчёта при весе здания из кирпича размером 6х9, примерно 160000 кг, и диаметре свай 0,5 м.

Площадь сечения сваи: S=πr^2= 3,14*0,25*0,25 =0,197 м2

На одну сваю приходится давления 0,197* 6 =11 820 кг.

Необходимо свай: 160 000/11 820 =13,5 =14 свай.

Расчёт количества свай для каркасного дома, как и любого другого, согласно, приведённых алгоритмов будет аналогично зависеть от веса дома, удельного сопротивления грунта на строительной площадке и диаметра винтовой сваи.

Расчет количества винтовых свай КСАмет

Свайные оголовки КСАмет выпускаются диаметром 20, 25 и 30 см. Поэтому расчёт количества свай будет зависеть, как и в прошлых примерах от веса дома, удельного сопротивления грунта и диаметра используемых свай. Единственное отличие при расчёте в том, что в технических характеристиках этих свай указаны максимальные допустимые нагрузки на сваю. Поэтому расчёт ведётся в соответствии с техническими характеристиками свай КСАмет.

Как уже отмечалось в интернете можно найти калькуляторы онлайн-расчётов количества фундаментных свай. Однако, всё-таки лучше самостоятельно изучить алгоритмы расчётов свайных фундаментов, хотя бы на вышеприведённых примерах.

Расчет изгибающего момента для свай на основе метода конечных элементов

Используя программу анализа конечных элементов ABAQUS, была проведена серия расчетов консольной балки, сваи и стенки шпунтовой сваи для исследования методов расчета изгибающего момента. Анализ показал, что блокировка сдвига не имеет значения для пассивной сваи, заделанной в грунт. Следовательно, элементы высшего порядка не всегда необходимы в вычислениях. Количество сеток в секции сваи важно для изгибающего момента, рассчитанного с учетом напряжения, и менее важно для момента, рассчитанного со смещением.Хотя для вычисления изгибающего момента со смещением требуется меньшее количество сеток по сечению сваи, иногда это приводит к изменению результатов. Для расчета смещения ряд свай может быть подходящим образом представлен эквивалентной стеной из шпунтовых свай, тогда как результирующие изгибающие моменты могут быть другими. Расчетные результаты изгибающего момента могут сильно отличаться в зависимости от разделения сетки и методов расчета. Следовательно, при проведении анализа необходимо сравнение результатов.

1. Введение

По мере развития метода конечных элементов (МКЭ) свайные фундаменты все чаще анализируются с использованием МКЭ [1–8]. Твердые элементы используются для имитации грунта или горной породы в инженерно-геологической инженерии. Другие конструкции, заделанные в грунт, такие как сваи, отрезанные стены и бетонные панели, также часто моделируются твердыми элементами. Однако внутренняя сила и изгибающий момент обычно используются для инженерного проектирования. Таким образом, необходимо рассчитать изгибающий момент с учетом напряжения и смещения, полученных с помощью МКЭ.

Теоретически подходят оба следующих метода.

(a) Расчет изгибающего момента с учетом напряжения

Изгибающий момент рассчитывается непосредственно путем суммирования общих моментов элементов в заданном сечении сваи. При использовании этого метода необходимо достаточное количество сеток для разделения секции сваи.

(b) Расчет изгибающего момента со смещением

Изгибающий момент рассчитывается косвенно с использованием квадратичной разницы прогиба (поперечного смещения) сваи.В этом методе используется меньше сеток, но дифференциальный процесс приведет к снижению точности.

Изгибающий момент также может быть получен путем интегрирования области диаграммы поперечных сил [9], что является сложным процессом и не рассматривается в этой статье.

Как известно, блокировка сдвига возникает в полностью интегрированных элементах первого порядка (линейных), которые подвергаются изгибу, тогда как элементы уменьшенного интегрирования второго порядка могут дать более разумные результаты в этом случае и часто используются при анализе свай. подвергается боковому давлению [1–4, 10].Однако вычисление элементов второго порядка занимает много времени и увеличивает сложность и вычислительные затраты, особенно когда проблема связана с условиями контакта. Таким образом, мы считаем, что метод линейных элементов с соответствующей сеткой по-прежнему полезен для анализа свай.

Ряд свай можно упростить как плоскую деформационную стену (стенку из шпунтовых свай) и смоделировать с помощью 2D плоских деформационных элементов [11–13]. Это упрощение может значительно сократить вычислительные затраты. Однако влияние изгибающего момента на результаты расчетов заслуживает дальнейшего исследования.

В этой статье была проведена серия расчетов на консольных балках, сваях и шпунтовых стенах с целью изучения вышеупомянутых проблем. Основной целью работы было исследование методов расчета изгибающего момента и влияния типа элемента и разбиения сетки. Следовательно, не было введено никакого элемента сопряжения, то есть предполагалось, что свая полностью прикреплена к грунту, а грунт и свая предположительно имеют линейно-упругое поведение.

2.Пример консольной балки

2.1. Аналитическое решение

Пример консольной балки показан на рисунке 1. Ширина прямоугольной балки составляет 1 м. Длина 30 м. К балке прилагается распределенная нагрузка кПа. Уравнения аналитического решения включают изгибающий момент, координату положения, модуль Юнга, момент инерции, отклонение балки и смещение в направлении.

В расчетах параметры пучка берутся как модуль Юнга МПа и коэффициент Пуассона.Элемент, используемый в FEM, представляет собой 4-узловой элемент плоского напряжения первого порядка (CPS4). Для расчета изгибающего момента использовались следующие два метода.

(a) Расчет изгибающего момента с учетом напряжения

Изгибающий момент был напрямую рассчитан с нормальным напряжением в поперечном сечении (см. Рисунок 2):

где

Структурные аспекты проектирования свайного фундамента: практический пример

Предполагается, что инженеры-геологи

передадут отчет о исследовании грунта инженерам-строителям, которые приступят к выполнению продольного армирования, необходимого для свай, а также к проектированию крышки сваи.Конструкция свайной заглушки является важным аспектом строительства свайного фундамента и была представлена ​​в этом посте. Отчет по исследованию грунта, передаваемый инженеру-строителю для этой цели, должен содержать длину заделки свай, размеры сваи, безопасную рабочую нагрузку каждого размера сваи и другую информацию, которая может потребоваться инженеру-строителю для выполнения своих задач. дизайн правильно.

Первый шаг обычно включает определение количества свай, необходимого для поддержки нагрузки на колонну.Обычно это делается с использованием эксплуатационных нагрузок колонны и их соотнесения с безопасной рабочей нагрузкой свай из отчета о грунтовых исследованиях. В этом посте мы собираемся показать, как можно выполнить структурное проектирование свайных фундаментов и свайных крышек на основе практического проектирования и опыта строительства.

Пример проекта
Каркас 5-этажного здания показан на Рисунке 1, и предполагается, что он будет опираться на сваи с длиной заделки 20 м. Допустимые рабочие нагрузки буронабивной сваи (CFA) приведены в таблице 1. f _y = 460 МПа, f _cu = 30 МПа

Рис 1: Каркас 5-ти этажного дома
Рис 2: Схема нагрузки на колонну

Расчет колонны A1
Рабочая осевая нагрузка на колонну = 647 кН
Размер колонны = 450 x 230 мм

Использование 2 Кол-во свай
Рабочая нагрузка на сваю = 647/2 = 323,5 кН
Допустим Сваи диаметром 600 мм для обеспечения однородности и уменьшения количества точек бурения сваи

Безопасная рабочая нагрузка свай диаметром 600 мм = 493.48 кН> 323,5 кН Хорошо

Расстояние между сваями = 3φ = 3 x 600 = 1800 мм
Вылет края сваи от сваи = 150 мм

Общая длина сваи = 1800 + 600 + 2 (150) = 2700 мм
Ширина заглушки = 600 + 150 + 150 = 900 мм
Толщина заглушки = 2φ + 100 = 2 (600) + 100 = 1300 мм

Таким образом, расположение заглушки показано на Рисунке 3

Рис. 3: Заглушка типа 1

Давайте быстро выполним конструктивное проектирование заглушки типа 1 в соответствии с BS 8110-1: 1997.Вы также можете ознакомиться с конструкцией заглушки свай в соответствии с Еврокодом 2.

Из таблицы 3.61 Reynolds et al. (2008) сила растяжения, которой необходимо противодействовать внутри сваи, определяется выражением;

F _t = N / (12 ld ) [3 l ² — a ² ]

Где;
N = осевая нагрузка на колонну в предельном состоянии
l = длина заглушки сваи
d = эффективная глубина заглушки сваи
a = размер стороны колонны параллельно длине заглушка

N = 885 кН + (1.4 x 1,3 x 2,7 x 0,9 x 24) собственный вес заглушки в предельном состоянии = 991,142 кН
l = 1,8 м
d = 1300 — 100 = 1200 мм = 1,2 м
a = 0,45 м

F _т = [991,142 / (12 x 1,8 x 1,2)] x [3 x 1,8 ² — 0,45 ² ] = 364 кН
A _st = F _t / 0,95f _y = (364 x 1000) / (0,95 x 460) = 833 мм ²
As _min = 0,13bh / 100 = 1690 мм ²
Обеспечьте 6T20 при 175 c / c (As _prov = 1974 мм ² )

Проверка на сдвиг
Критическое положение для сдвига на вертикальном сечении по всей ширине сваи возникает на расстоянии от торца колонны, определяемом по формуле:
a _v = 0.5 ( l — c ) — 0,3φ = 0,5 (1800-450) — (0,3 x 600) = 495 мм

Сила сдвига, передаваемая сваями V = 991,142 / 2 = 495,571 кН

Напряжение сдвига ν = V / bd = (495,571 x 1000) / (900 x 1200) = 0,458 МПа
Напряжение сдвига сопротивления бетона v _c = 0,632 (100As / bd) ^1/3 (400 / d) ^1/4

v _c = 0,632 x [(100 x 1974) / (900 x 1200)] ^1/3 x (400/1200) ^1/4 = 0,632 x 0.557 x 0,759 = 0,275 МПа
Для бетона класса 30, v _c = 0,275 x (30/25) ^1/3 = 0,292 МПа
v _c (2d / a _v ) = 0,292 x [( 2 x 1200) / 495] = 1,415 МПа> 0,458 МПа Это нормально

Напряжение сдвига по периметру колонны
ν = V / ud = (885 x 1000) / [(2 x 225 + 2 x 450) x 1200] = 0,546 МПа
Это меньше 0,8√fcu = 4,38 МПа . Следовательно, это нормально.

Должны быть предусмотрены противовзрывные стержни с шагом T12 @ 200.
Основные стержни должны быть возвращены по крайней мере на 900 мм в стороны, чтобы удовлетворить требованиям к длине анкеровки.Можно принять консервативную длину анкеровки 50 x диаметр арматуры = 50 x 20 = 1000 мм

Расчет свайной заглушки типа 2
Рабочая осевая нагрузка на колонну = 1077 кН
Предельная осевая нагрузка на колонну = 1476 кН
Размер колонны = 450 x 230 мм
Требуемое количество свай диаметром 600 мм = 1077 / 493,48 = 2,184

Использование 3 свай φ600
Рабочая нагрузка на сваю = 1077/3 = 359 кН

Безопасная рабочая нагрузка свай φ600 мм = 493.48 кН> 359 кН Это нормально.
Давайте возьмем треугольную сваю, расположенную таким образом, чтобы нагрузка на колонну равномерно распределялась на сваи. Такое расположение можно найти в Таблице 3.16 Рейнольдса и др. (2008), и оно показано на Рисунке 4.

Рис. 4: Размеры треугольной сваи для равномерного распределения нагрузки (Reynolds et al, 2008)

h _p = φ = диаметр сваи = 600 мм
Расстояние между сваями = 3φ = 3 x 600 = 1800 мм
Вылет край заглушки сваи от сваи = 150 мм
(α + 1) φ + 300 = (3 + 1) 600 + 300 = 2700 мм
φ + 250 = 600 + 250 = 850 мм
φ + 300 = 600 + 300 = 900 мм
(6α / 7 + 1) φ + 300 = 2442.857 мм (скажем = 2445 мм)
(2α / 7 + 0,5) φ + 150 = 964,285 мм (скажем = 965 мм)
Толщина сваи = 2φ + 100 = 2 (600) + 100 = 1300 мм

Расположение заглушки показано на рисунке 5.

Рис. 5: Конструктивное расположение трех свайных заглушек

Собственный вес заглушки (ULS) = 1,4 x Площадь x глубина x 24 кН / м ³ = 1,4 x 5,166 м ² x 1,3 м x 24 кН / м ³ = 225,61 кН
Общая нагрузка на сваю колпак при ULS = 1476 кН + 225,61 кН = 1701,61 кН

Сила растяжения, которой должна оказывать сопротивление арматура в направлении, параллельном X-X;
F _{t, x} = N / (36 ld ) [4 l ² + b ² — 3a ² ]
F _{t, x} = [1701.61 / (36 x 1,8 x 1,2)] x [4 x 1,8 ² + 0,45 ² — 3 x 0,225 ² ] = 284 кН

Сила растяжения, которой должна оказывать сопротивление арматура в направлении, параллельном Y-Y;
F _{t, y} = N / (18 ld ) [2 l ² — b ² ]
F _{t, y} = [1701,61 / (18 x 1,8 x 1,2)] x [2 x 1,8 ² — 0,45 ² ] = 275 кН

Позвольте нам высшее значение для проектирования в ожидании, что мы предоставим одинаковую арматуру в обоих направлениях
A _st = F _t /0.95f _y = (284 x 1000) / (0,95 x 460) = 649 мм ²
As _min = 0,13bh / 100 = 1690 мм ²
Обеспечьте T20 @ 175 c / c в обоих направлениях ( Как _prov = 1974 мм ² )

Сопротивление сдвигу
Сила сдвига, передаваемая сваями V = 1701,61 / 3 = 567,2 кН ​​
Напряжение сдвига ν = V / bd = (567,2 x 1000) / (1000 x 1200) = 0,472 МПа
v _c (2d / a _v ) = 0,292 x [(2 x 1200) / 495] = 1.415 МПа> 0,472 МПа Это нормально.
Сдвиг, очевидно, не будет проблемой.

Расчет свайной заглушки типа 3
Рабочая осевая нагрузка на колонну = 1825 кН
Предельная осевая нагрузка на колонну = 2545 кН
Размер колонны = 400 x 400 мм
Требуемое количество свай диаметром 600 мм = 1825 / 493,48 = 3,69

Использование 4 Кол-во свай φ600
Рабочая нагрузка на сваю = 1825/4 = 456,25 кН

Безопасная рабочая нагрузка свай φ600 мм = 493,48 кН> 456,25 кН Это нормально

Давайте возьмем квадратный колпак, расположенный таким образом, чтобы нагрузка колонны равномерно распределялась на сваи.Это расположение можно найти в Таблице 3.16 Рейнольдса и др. (2008), и это показано на Рисунке 6.

Рис. 6: Заглушка типа 3

Собственный вес заглушки (ULS) = 1,4 x Площадь x глубина x 24 кН / м ³ = 1,4 x 7,29 м ² x 1,3 м x 24 кН / м ³ = 318,43 кН
Общая нагрузка на сваю колпак при ULS = 2545 кН + 318,43 кН = 2863,43 кН

Сила растяжения, которой должна оказывать сопротивление арматура в обоих направлениях;
F _t = N / (12 ld ) [3 l ² — a ² ]
F _t = [2863.43 / (24 x 1,8 x 1,2)] x [3 x 1,8 ² — 0,45 ² ] = 525,71 кН

A _st = F _t / 0,95f _y = (525,71 x 1000) / (0,95 x 460) = 1203 мм ²
As _min = 0,13bh / 100 = 1690 мм ²
Обеспечьте T20 при 175 циклах в обоих направлениях (As _prov = 1974 мм ² )

Сопротивление сдвигу
Сила сдвига, передаваемая сваями V = 2863,43 / 4 = 715,9 кН
Напряжение сдвига ν = V / bd = (715.9 x 1000) / (1000 x 1200) = 0,595 МПа
v _c (2d / a _v ) = 0,292 x [(2 x 1200) / 495] = 1,415 МПа> 0,472 МПа Это нормально

Ожидается, что инженер-строитель предоставит следующие чертежи;

(1) Установка из чертежа с указанием точек Нагромождающие и расположение с известной опорной точки
(2) Общий столбец / забивка макета крышки / расположение
(3) Ворс крышка / фундаментной балкой / цокольный этаж горбыль макета
(3) Колонны, Чертежи армирования свай и перекрытий (детализация)
(5) Детали армирования перекрытий и перекрытий первого этажа
(6) Эскизы строительных работ и другой буклет с инструкциями на объекте

Соображения по конструкции
(1) Балки грунта обычно используются для соединения крышек свай и обеспечения необходимой опоры для плиты первого этажа.Существуют сценарии строительства, при которых плита первого этажа кладется непосредственно на свайные заглушки, но обратите внимание, что эта концепция сильно отличается от свайного фундамента на плоту. Балки грунта обычно встраиваются в крышки свай или могут располагаться непосредственно на крышках свай в зависимости от уровня площадки. Типичный чертеж конструкции, показывающий это взаимодействие, представлен на Рисунке 7.

(2) Подрядчик должен поддерживать минимальное бетонное покрытие 75 мм.

(3) Может потребоваться отливка заглушки в два этапа для достижения конфигурации, показанной на рисунке 7.Первая заливка попадет на нижний уровень фундаментных балок (см. Рисунок 8), затем укладываются арматуры грунтовых балок (см. Рисунок 9), перед окончательной заливкой заглушки сваи и грунтовых балок до необходимого уровня (см. Рисунок 10). Прочтите о склеивании старого и нового бетона.

Рис. 8: Типовая заливка крышки сваи до уровня грунтовой балки.
Рис. 9: Типовая схема усиления грунтовой балки
Рис. 10: Готовая свайная опора и фундаментная балка

При переходе на сцену, показанную на Рисунке 10, заливы заполняются острым песком, а плита первого этажа заливается соответствующим образом.

Если вам нужна помощь в проектировании, консультировании, производстве строительных чертежей, надзоре и управлении проектом, свяжитесь с нами сегодня в Structville Integrated Services Limited. Мы отлично делаем то, что делаем, и гордимся профессионализмом и порядочностью. Отправьте электронное письмо по адресу [email protected] , скопируйте [email protected] или отправьте сообщение WhatsApp на +2347053638996.

Ссылки
[1] Reynolds C.E., Стидман Дж. К., Трелфолл А. Дж. (2008): Справочник конструктора по железобетону Рейнольдса , 11-е издание. Тейлор и Фрэнсис, Нью-Йорк

Горизонтальная несущая способность сваи — метод Брома | Анализ свай | GEO5

Горизонтальная несущая способность сваи — метод Брома

class = «h2″>

Анализ одиночной сваи по Бромсу описан в Broms, 1964. Этот метод предполагает исключительно сваю в однородном грунте . Таким образом, метод анализа не учитывает слоистые недра.Тип анализа горизонтальной несущей способности сваи задается в рамке « Настройки », вкладка «Сваи».

При применении метода Бромса для анализа горизонтальной несущей способности программа игнорирует ранее введенные слои почвы. Параметры грунта указаны в рамке «Несущая способность по горизонтали» на основе грунта типа (связный, несвязный).

Входными параметрами для анализа горизонтальной несущей способности сваи являются характеристики материала сваи (модуль упругости и прочности данного материала), геометрия сваи (длина сваи l и ее диаметр d), а также нагрузка на сваю из-за силы сдвига и изгибающего момента.

Коэффициент жесткости сваи β для связных грунтов определяется как:

—

Коэффициент жесткости сваи η для несвязных грунтов следует из:

Программа автоматически определяет, следует ли рассматривать длинную или короткую сваю на основе значений β * l (для связных грунтов ) и η * л (для несвязных грунтов ) соответственно.Поскольку в литературе предлагаются разные критерии для разных типов свай, программа позволяет пользователю определять их. Для средней длины сваи проверочный анализ учитывает как короткие, так и длинные сваи, а затем программа автоматически выбирает результат с наименьшим значением горизонтальной несущей способности сваи Q _и .

Диалоговое окно «Критерии типа сваи»

Критерии типа сваи (длинная, короткая, средняя) рассматриваются в соответствии со следующими условиями:

• свободная напор : для длинных свай удерживает β * l> 2,5; для коротких свай β * l <2,5
• фиксированный : для длинных свай удерживает β * l> 1,5; для коротких свай β * l <1,5

Тип сваи (опора головы сваи) можно рассматривать двумя способами:

• свободный напор — вращение в головке сваи не ограничено
• ограничено — свая ограничена вращением в головке.В таких случаях мы обычно имеем дело с сваями, которые являются частью плоской сетки свай или группы свай.

Другим важным входным параметром является допустимая нагрузка на изгиб . Программа автоматически рассчитывает это количество по следующей формуле:

% PDF-1.2
%
1665 0 объект
>
endobj
xref
1665 154
0000000016 00000 н.
0000003436 00000 н.
0000003621 00000 н.
0000003654 00000 н.
0000003713 00000 н.
0000004558 00000 н.
0000004945 00000 н.
0000005015 00000 н.
0000005199 00000 н.
0000005317 00000 п.
0000005499 00000 н.
0000005652 00000 п.
0000005789 00000 н.
0000005930 00000 н.
0000006090 00000 н.
0000006241 00000 н.
0000006391 00000 п.
0000006596 00000 н.
0000006756 00000 н.
0000006903 00000 н.
0000007094 00000 п.
0000007316 00000 н.
0000007457 00000 н.
0000007637 00000 н.
0000007830 00000 н.
0000007969 00000 п.
0000008111 00000 п.
0000008250 00000 н.
0000008392 00000 н.
0000008569 00000 н.
0000008755 00000 н.
0000008886 00000 н.
0000009032 00000 н.
0000009224 00000 н.
0000009362 00000 п.
0000009500 00000 н.
0000009653 00000 п.
0000009808 00000 н.
0000009945 00000 н.
0000010083 00000 п.
0000010236 00000 п.
0000010378 00000 п.
0000010521 00000 п.
0000010663 00000 п.
0000010806 00000 п.
0000010947 00000 п.
0000011101 00000 п.
0000011309 00000 п.
0000011490 00000 п.
0000011629 00000 п.
0000011800 00000 п.
0000011962 00000 п.
0000012122 00000 п.
0000012297 00000 п.
0000012512 00000 п.
0000012682 00000 п.
0000012805 00000 п.
0000012937 00000 п.
0000013072 00000 п.
0000013221 00000 п.
0000013383 00000 п.
0000013545 00000 п.
0000013702 00000 п.
0000013858 00000 п.
0000013996 00000 п.
0000014191 00000 п.
0000014341 00000 п.
0000014522 00000 п.
0000014707 00000 п.
0000014834 00000 п.
0000014971 00000 п.
0000015114 00000 п.
0000015256 00000 п.
0000015411 00000 п.
0000015565 00000 п.
0000015709 00000 п.
0000015851 00000 п.
0000015995 00000 н.
0000016177 00000 п.
0000016346 00000 п.
0000016530 00000 п.
0000016683 00000 п.
0000016835 00000 п.
0000016978 00000 п.
0000017139 00000 п.
0000017308 00000 п.
0000017443 00000 п.
0000017662 00000 п.
0000017861 00000 п.
0000018065 00000 п.
0000018265 00000 п.
0000018490 00000 п.
0000018630 ​​00000 п.
0000018768 00000 п.
0000018907 00000 п.
0000019047 00000 п.
0000019187 00000 п.
0000019327 00000 п.
0000019465 00000 п.
0000019606 00000 п.
0000019744 00000 п.
0000019844 00000 п.
0000019943 00000 п.
0000020040 00000 н.
0000020137 00000 п.
0000020235 00000 п.
0000020333 00000 п.
0000020431 00000 п.
0000020529 00000 п.
0000020627 00000 н.
0000020725 00000 п.
0000020823 00000 п.
0000020921 00000 п.
0000021019 00000 п.
0000021117 00000 п.
0000021215 00000 п.
0000021313 00000 п.
0000021411 00000 п.
0000021509 00000 п.
0000021607 00000 п.
0000021705 00000 п.
0000021804 00000 п.
0000021903 00000 п.
0000022002 00000 п.
0000022101 00000 п.
0000022200 00000 н.
0000022299 00000 п.
0000022398 00000 п.
0000022497 00000 п.
0000022596 00000 п.
0000022695 00000 п.
0000022830 00000 н.
0000022941 00000 п.
0000022964 00000 п.
0000023072 00000 п.
0000023179 00000 п.
0000024188 00000 п.
0000024211 00000 п.
0000025117 00000 п.
0000025140 00000 п.
0000026151 00000 п.
0000026174 00000 п.
0000027071 00000 п.
0000027094 00000 п.
0000028016 00000 п.
0000028039 00000 п.
0000029006 00000 п.
0000029029 00000 н.
0000029938 00000 н.
0000029961 00000 н.
0000030041 00000 п.
0000030751 00000 п.
0000003756 00000 н.
0000004535 00000 н.
трейлер
]
>>
startxref
0
%% EOF

1666 0 объект
>
endobj
1667 0 объект
[
1668 0 р
]
endobj
1668 0 объект
>
/ Ф 1765 0 Р
>>
endobj
1669 0 объект
>
endobj
1817 0 объект
>
ручей
HS] HQ> w fgm] \] 6AŸZ (~ t, M] d # kN29? N; CIid / CaC.AA; wss

Анализ полупространства — Учебники по программному обеспечению

Введение

В следующем руководстве описывается основной рабочий процесс задачи «Halfspace». Руководствуясь задачей, все необходимые входные данные будут определены. Первый пример взят из руководства HASE. Дополнительные описания и примеры см. Также в руководстве HASE.
После проработки этих руководств пользователь сможет использовать эту задачу для дальнейших вычислений полупространства.

Примечание

Чтобы понять это руководство, требуются базовые знания SSD.Мы рекомендуем посмотреть наши вводные онлайн-видео.

Скачать файлы проекта

Файлы данных вы найдете на нашем ftp-сервере.

Примечание

Для доступа к файлам необходимы текущие логин и пароль SONAR.

SSD-Task Halfspace

Содержание задачи

Эта задача позволяет пользователю выполнить простой анализ фундамента с использованием метода полупространственных субструктур. Для получения дополнительной информации и описания, пожалуйста, обратитесь к справочнику HASE.

Примечание

В базовой версии программы могут обрабатываться только задачи полупространства с плоскими конструкциями перекрытий. Анализ полупространства для трехмерных систем, помимо методов подструктуры, доступен в расширенной версии программы.

Линейная матрица упругой жесткости будет сгенерирована для обработки полупространства, поэтому возможно наложение.

Также возможна комбинация с другими программами FEA.

Общее описание

Программа определяет матрицу жесткости для любого размера конструкции.Эти структуры могут быть собраны либо из конечных элементов, либо описаны аналитически, например как упругое полупространство с соответствующими параметрами грунта. Параметры грунта будут определяться профилями ствола либо в рамках новой задачи «Профиль ствола», либо непосредственно внутри задачи «Расчет полупространства».
Обе задачи можно добавить, используя контекстное меню внутри боковой панели, щелкнув правой кнопкой мыши и выбрав команду «Вставить задачу».

Примечание

Задача профиля ствола должна быть добавлена ​​до вставки задачи «Расчет полупространства».

Диалоговый ввод помогает пользователю выполнить задачу, а следующие примеры поясняют рабочий процесс. Для получения дополнительной информации и объяснений мы отсылаем вас к справочнику hase_1.pdf, доступному в документации меню «Справка». Дополнительные примеры доступны в каталоге программы:

Примечание

Доступны и другие числовые примеры. Пожалуйста, перейдите в меню TEDDY Help и выберите «Примеры …> hase> english».

Пример 1: плотный фундамент

Описание проекта

Следующий пример, плита плоской плиты с методом коэффициента жесткости, был взят из справочника HASE.Стеновые нагрузки должны применяться в виде ненатянутых нагрузок на нижнюю плиту с размерами 6 м x 10 м в плане. Нижняя плита будет иметь толщину 300 мм.

Начать новый проект

Начать новый проект SSD как обычно с Еврокодом EN 1992

Определить материалы

Определите материалы в соответствии со следующей таблицей.

Определение профилей отверстий

Параметры почвы будут введены с помощью задачи «Профиль ствола».Сначала вы должны вставить новую задачу «Профиль отверстия» в свой проект. В контекстном меню щелкните правой кнопкой мыши и выберите команду «Вставить задачу». Теперь выберите задачу «Профиль ствола» из библиотеки задач. Затем вы должны создать новый профиль отверстия в своем проекте. Снова воспользуйтесь контекстным меню, щелкнув правой кнопкой мыши на задаче «Профиль отверстия» и выберите команду «Новый». В этом примере мы будем использовать только один профиль.
Введите номер и имя профиля ствола, затем выберите опцию «Профиль слоя почвы» в нижней части вкладки «Общие».

Будет определен только профиль с одним отверстием. Положение профиля в глобальных координатах: x = 0,0 м, y = 0,0 м и z = 0,0 м

Затем перейдите на вкладку «Профиль слоя» и сгенерируйте новые слои со свойствами, перечисленными в таблице выше. С помощью кнопки «Новый» вы можете создать новый слой. Вставьте ординаты и параметр жесткости в соответствии с вашими требованиями. Если вы щелкнете по картинке в правой части диалога, вы можете напрямую выбрать другой слой и можете изменить его свойства.В нашем примере мы используем постоянную жесткость для каждого слоя.

Примечание

В случаях, когда будет определено более одного профиля отверстия, автоматически начнется интерполяция для расчета. Для интерполяции можно использовать ручное задание весового коэффициента.

Создание системы с заданием «Текстовый интерфейс для создания модели»

Очень простая геометрия будет определена с помощью задачи «Текстовый интерфейс для создания модели». Добавьте задачу в дерево задач и откройте ее двойным щелчком, затем добавьте следующие данные:

 + PROG SOFIMSHA $ Текстовый интерфейс для создания модели
ГОЛОВКА Пример 1 нижняя пластина
SYST init
ЭХО ПОЛНОЕ ДА
УЗЕЛ NO X Y
      1 0 [м] 0 [м]
      2 10 [м] 0 [м]
      3 0 [м] 6 [м]
      4 10 [м] 6 [м]
ВРП 0
QUAD N1 3 1 2 4 M 8 N 10 MNO 1 MRF 2 T 0.30 [м]
КОНЕЦ
 

Примечание

Мощный алгоритм генерации обеспечивается командой QUAD внутри PROG SOFiMSHA. На основе 4 узлов и подразделений в двух направлениях можно создать обычную сетку.

После завершения ввода запустите расчет для этой задачи, используя команду меню «Рассчитать» правой кнопкой мыши.

Создание нагрузки с помощью задачи «Текстовый интерфейс для нагрузок»

Стеновая нагрузка 70 кН / м приложена по всем краям периметра.Для этого добавьте и откройте задачу «Текстовый интерфейс для нагрузок» и добавьте следующий ввод. В общем, вы начинаете с определения действий и продолжаете загрузку. В этом случае у нас есть только одно действие Q и один загружаемый вариант LC 1. Чтобы справиться с этим основным принципом, мы сначала определяем действие Q, а затем загружаемость 1, который назначается действию Q:

 + PROG SOFILOAD $ Текстовый интерфейс для нагрузок
 HEAD Текстовый интерфейс для нагрузок
 $ Действия
$ ACT G $ собственные нагрузки
 ACT Q $ живые нагрузки
 $ Нагрузки
 $ собственный вес будет проигнорирован в этом случае
 LC 1 Q TITL 'Переменная нагрузка'
 ТИП ЛИНИИ REF P1 x1 y1 P2 x2 y2
       авто PG 70 0.10 [м] 0,10 [м] 70 9,90 [м] 0,10 [м]
       авто PG 70 0,10 [м] 0,10 [м] 70 0,10 [м] 5,90 [м]
       авто PG 70 0,10 [м] 5,90 [м] 70 9,90 [м] 5,90 [м]
       авто PG 70 9,90 [м] 0,10 [м] 70 9,90 [м] 5,90 [м]
 КОНЕЦ
 

После завершения ввода запустите расчет для этой задачи с помощью контекстного меню, щелкните правой кнопкой мыши и выберите команду «Рассчитать« Текстовый интерфейс для нагрузок ».

Полупространство задачи

Затем вставьте новую задачу «Расчет полупространства», переместите ее в группу «Линейный анализ» и откройте ее двойным щелчком.

Начиная с вкладки «Общие», выберите перечисленные варианты нагрузки и профиль отверстия. По умолчанию все загружения и профили отверстий выбираются автоматически. Здесь вы также можете добавить или изменить профили отверстий. В этом случае выберите профиль отверстия и нажмите кнопку «Редактировать».

В нашем примере теперь мы используем настройки по умолчанию вкладки «Общие».

Примечание

Задача «Профили ствола» должна быть добавлена, определена и рассчитана заранее, что упростит внесение изменений.

Вкладки «Текстовый вывод» и «Графический вывод» одинаковы почти во всех SSD-задачах. Измените настройки для выбора количества вывода.

Для распределения напряжений по разным глубинам вы можете использовать вкладку «Отклик почвы». Внутри этой вкладки определена таблица уровней оценки. Для каждого уровня и каждого варианта оценочной нагрузки результаты будут сохранены в новых загружениях результатов, начиная с номера 8001. Вы также можете выбрать опцию для сохранения структуры внешнего тома, содержащей результаты полупространства.

Когда отмечена опция «Обработать немедленно», расчет запускается автоматически после завершения ввода нажатием «OK». Обычно мы рекомендуем использовать эту опцию.
Полупространство задачи создает файл входных данных. Вы можете проверить числовой ввод, автоматически созданный задачей, используя команду «Текстовый редактор» из контекстного меню, щелкнув правой кнопкой мыши задачу «Расчет полупространства». Вход выглядит следующим образом:

 $ Автоматически генерируется HASE V (11.5-33) 17.07.2015 09:40:38
$ Внимание: изменения будут перезаписаны при повторном открытии задачи!
+ PROG HASE urs: 15,1 $ Повышение жесткости почвы
ГОЛОВА Повышение жесткости почвы
СТРАНИЦА UNII 0
HALF TYPE CONS FAKX 0.40 FAKY 0.40 Z 0.0 $ Метод интерполяции профилей отверстий ...
БОРЕ 1
PLAS PMAX 5000.00 $ Максимальное давление на подстилку плота
КОНЕЦ

+ PROG ASE $ Анализ загружений
HEAD Анализ загружений
СТРАНИЦА UNII 0
CTRL OPT SOLV VAL - $ Решение системы
#define ase_hase
  СИСТЕМА ПРОБНАЯ ЛИНИЯ
  STEX $ внешняя жесткость из программы HASE
#enddef
#include ase_hase
LC ВСЕ
КОНЕЦ
КОНЕЦ

+ PROG HASE $ Оценить реакцию почвы
ГОЛОВА Оценить реакцию почвы
СТРАНИЦА UNII 0
LC ВСЕ
SELP ZR 1 $ Глубина для хранения результатов
SELP ZR 2 $ Глубина для хранения результатов
SELP ZR 3 $ Глубина для хранения результатов
SELP ZR 5 $ Глубина для хранения результатов
SELP ZR 10 $ Глубина для хранения результатов
SELP ZR 15 $ Глубина для хранения результатов
SELP ZR 20 $ Глубина для хранения результатов
SELP ZR 30 $ Глубина для хранения результатов
SELP LCST 8001 $ Loadcase для результатов
SELP BRIC "$ (project) _bric" DX 1 DY 1 HMIN 1 $ Создать систему объемов...
КОНЕЦ
 

Вышеуказанные входные блоки были сгенерированы задачей «Расчет полупространства»; PROG HASE; PROG ASE и PROG HASE. Первый блок вычисляет жесткость полупространства, которая будет использоваться в качестве матрицы внешней жесткости в следующей функции PROG ASE, STEX. Модуль ASE использует эту матрицу внешней жесткости для анализа конструкции и нагрузок. После этого модуль HASE снова выполняет оценку напряжений основания на разных уровнях.

Предупреждение

Изменения, внесенные в текстовом редакторе, будут перезаписаны, если снова откроется графический интерфейс пользователя.

Результаты

Полученные напряжения основания в двух основных разрезах показаны ниже. Как видите, максимальные напряжения находятся под внешней стенкой.

Обратите внимание на то, что напряжения основания в середине пластины меньше при использовании метода коэффициента жесткости, а не при использовании допущения Винклера.

Пример 2: Свайный фундамент (2D)

Свайные фундаменты также можно анализировать методом полупространства. В этом случае необходимы специальные полупространственные сваи.Способ решения этих проблем объясняется в следующем примере.

Описание проекта

Геометрия напечатана ниже. Четыре сваи имеют диаметр 800 мм и длину L = 8000 мм. Толщина заглушки d = 1000 мм.

.

Начать новый проект

Чтобы начать этот пример, создайте новый 2D-проект плиты внутри SSD. Обратите внимание, что ваш выбор кода проекта повлияет на единицы чертежа. В качестве кода проектирования мы выбрали Еврокод EN 1992.

Определить материалы

Определите все материалы в соответствии со следующей таблицей:

Определить сечение

Определите поперечное сечение в соответствии со следующей таблицей:

Определение профилей отверстий

Будет определен только профиль с одним отверстием.Положение профиля в глобальных координатах: x = 0,0 м, y = 0,0 м и z = 0,0 м

Ввод свойств профиля отверстия работает так же, как описано в примере 1.

Определение системы и нагрузки с помощью SOFiPLUS (-X)

Генерация системы и нагрузки будет выполняться с помощью задачи «GUI для создания модели (SOFiPLUS (-X))». Программа SOFiPLUS (-X) откроется в новом окне. К этой конструкции сваи будут приложены два варианта нагружения, содержащие вертикальные силы и моменты.

Генерация системы

Для свайного цоколя нарисуйте прямоугольник размером 4 x 4 м и создайте область конструкции толщиной 1000 мм, используя команду «указать точку в области».Добавьте на этом этапе переменную нагрузку в LC 2 в размере 10 кН / м2 в появившемся диалоговом окне нагрузки.

Затем создайте четыре точки конструкции в координатах (в [м]) (1.0,1.0), (3.0,1.0), (1.0,3.0) и (3.0,3.0) для моделирования свай полупространства с помощью команды «Точка». Добавьте следующий ввод во вкладку «Элемент сваи полупространства» перед размещением точек конструкции. Выберите поперечное сечение, которое вы создали на SSD.

После размещения точек конструкции модель должна выглядеть так:

Нагрузки

Теперь складываем оставшиеся грузы.

Нагрузка на площадь 10 кН / м² в LC 2 была добавлена ​​непосредственно при создании области конструкции и уже будет отображаться в диспетчере загрузки.Вам нужно будет создать LC1 и соответствующее ему действие G в инструменте Loadcase Manager.
Точечные нагрузки и моменты будут добавлены с помощью команды Свободные нагрузки «Точечная нагрузка». Все точечные нагрузки должны применяться к центру плиты. Будут созданы четырехточечные нагрузки; Нагрузка LC1, момент LC1, нагрузка LC2 и момент LC2. Значения нагрузки указаны в таблице выше. Возможно, вам будет полезно провести линию поперек плиты, чтобы помочь найти центральное положение.

Генерация системы и нагрузки завершена.Сохраните ваш проект и выберите команду «Экспорт», чтобы начать построение сетки и сохранить всю информацию в CDB. Теперь вся работа внутри SOFiPLUS (-X) завершена, вы можете закрыть его и вернуться в окно SSD.
Система может отображаться внутри окна SSD в представлении АНИМАТОР.

Полупространство задачи

Теперь добавьте задачу «Расчет полупространства» и откройте ее для редактирования. Предыдущие данные о загружениях и профилях отверстий собираются автоматически и отображаются в диалоговом окне.

Для общих случаев дальнейший ввод не требуется. Чтобы изменить объем вывода, используйте вкладки «Вывод текста» и «Графический вывод». Когда весь ввод завершен, выберите опцию «Обработать немедленно», и расчет начнется при нажатии кнопки ОК.

Примечание

Стопки полупространства, созданные в SOFiPLUS (-X), сохраняются непосредственно в CDB. Если вы открываете задачу «Расчет полупространства» с помощью текстового редактора, предложения PILE отсутствуют в первом блоке PROG HASE.

После выполнения задачи Halfspace, представление стопок отображается в АНИМАТОРЕ.

Результаты оценки

После расчета вы получите следующие результаты (из Обозревателя отчетов — HASE):

Силы сваи были нанесены на график в главе «Расчет сил полупространства».

Напряжения основания сохраняются в загружениях 8001 ff для разной глубины. Используйте WINGRAF для визуализации напряжений. Также печатаются силы сваи (общая сила, сила трения, сила в основании сваи).Простая проверка с нагрузкой LC 2 дает общее усилие сваи:

\ [max | P | = \ frac {10,0 \ [кН / м²] \ cdot 16,0 \ [м²] + 500,0 \ [кН]} {4} + \ frac {100,0 \ [кНм]} {2 \ cdot 2,0 \ [м ]} = 190 \ [кН] \]

Часть поверхностного трения при передаче нагрузки будет использоваться, как определено в SOFiPLUS (-X).

Пример 3: Свайный фундамент (3D)

Тот же проект из примера 2 будет использован для внедрения удлиненных свай.

Описание проекта

Геометрия напечатана ниже.Четыре сваи имеют диаметр 800 мм и длину L = 8000 мм. Толщина заглушки d = 1000 мм.

.

Мы будем использовать тот же проект, что и в примере 2, за исключением того, что теперь нам нужна система 3D FEA.

Начать новый проект

см. Описание в , пример 2 .

Примечание

Вы можете использовать функцию «копировать как» из меню SSD> файл и сохранить проект exp_hase_2.sofistik с новым именем, например exp_hase_3.sofistik. Просто войдите в диалог «Информация о системе» и измените настройку системы с 2D на 3D.Геометрия, профиль отверстия, сечения и нагрузки остаются прежними.

Определить материалы

см. Описание в , пример 2 .

Определить сечение

см. Описание в , пример 2 .

Определение профилей отверстий

см. Описание в , пример 2 .

Определение системы и нагрузки с помощью SOFiPLUS (-X)

Единственное, что вам нужно изменить, — это удалить структурные точки и заменить их центральными балочными элементами длиной 8 м, обращенными вниз в общем направлении.

Отличие от свай полупространства теперь заключается в том, что в вашей системе есть настоящие балочные элементы. Генерация системы и нагрузки завершена. Сохраните ваш проект и выберите команду «Экспорт», чтобы начать построение сетки и сохранить всю информацию в CDB. Теперь вся работа внутри SOFiPLUS (-X) завершена, вы можете закрыть его и вернуться в окно SSD.
Система может отображаться внутри окна SSD в представлении АНИМАТОР.

Полупространство задачи

Без изменений.Используйте те же настройки из , пример 2 .

Результаты оценки

После расчета вы получите следующие результаты (см. Задание «Построить результаты»):
На первом графике показано распределение нормальных сил внутри выдвижных свай.

На втором графике показаны осевые силы залегания сваи. Вы можете увидеть эффект засыпки сваи, который очень мал в верхней части сваи, затем у вас есть участок с осевым сопротивлением, например эффект поверхностного трения, а в основании сваи вы видите большую опорную силу для подошвы сваи.

Напряжения основания снова сохраняются в загружениях 8001 ff для различных глубин. Используйте WINGRAF для визуализации напряжений. С помощью удлиненных свай можно напрямую проектировать эти элементы сваи.

Нелинейные эффекты

Для нелинейных эффектов добавьте эти свойства в

1. Профиль слоя задания «Профили ствола»

2. задача «Расчет полупространства». Здесь вы должны определить нелинейные эффекты напластования, а также количество итераций.

После расчета вы получите следующие результаты, которые, конечно, отличаются от линейного анализа (см. Задачу «Построить результаты»):
На первом графике показано распределение нормальных сил внутри выдвижных свай.

На втором графике показаны осевые силы заложения сваи.

На обоих графиках видно нелинейное влияние грунта на элементы сваи.

Понимание и вычисление количества параметров в сверточных нейронных сетях (CNN) | Ракшит Васудев

К вашему сведению: изображение выше не соответствует правильному количеству параметров.См. Раздел «ИСПРАВЛЕНИЕ». Вы можете перейти к этому разделу, если вам просто нужны числа.

Если вы играли с CNN, часто можно встретить сводку параметров, показанную на изображении выше. Все мы знаем, что размер активации легко рассчитать, учитывая, что это просто произведение ширины, высоты и количества каналов в этом слое.

Например, как показано на изображении выше с Coursera, форма входного слоя — (32, 32, 3), размер активации этого слоя — 32 * 32 * 3 = 3072.То же самое применимо, если вы хотите рассчитать форму активации любого другого слоя. Скажем, мы хотим рассчитать размер активации для CONV2. Все, что нам нужно сделать, это просто умножить (10,10,16), т.е. 10 * 10 * 16 = 1600, и вы закончите вычисление размера активации.

Однако, что иногда может оказаться непростым, так это подход к вычислению количества параметров в данном слое. С учетом сказанного, вот несколько простых идей, которые я хочу сделать так же.

Позвольте мне задать вам вопрос: как CNN учится?

Это восходит к идее понимания того, что мы делаем со сверточной нейронной сетью, которая в основном пытается узнать значения фильтра (ов) с помощью обратного распространения.Другими словами, если у слоя есть весовые матрицы, это «обучаемый» уровень.

По сути, количество параметров в данном слое — это количество «обучаемых» (при условии, что такое слово существует) элементов для фильтра, или параметров для фильтра для этого уровня.

Параметры, как правило, представляют собой веса, которые изучаются во время тренировки. Это весовые матрицы, которые способствуют предсказательной способности модели, изменяемой в процессе обратного распространения. Кто управляет изменением? Что ж, выбранный вами алгоритм обучения, в частности стратегия оптимизации, заставляет их менять свои значения.

Теперь, когда вы знаете, что такое «параметры», давайте погрузимся в вычисление количества параметров в образце изображения, которое мы видели выше. Но я бы хотел снова включить это изображение сюда, чтобы избежать ваших усилий и времени на прокрутку.

.