Как правильно рассчитать фундамент: Как рассчитать фундамент под дом – Пример расчёта
Как правильно рассчитать фундамент?
ГлавнаяСтатьиКак правильно рассчитать фундамент?
Первый и самый главный этап в начале постройки дома с нуля правильный расчет фундамента. От этого зависят все последующие строительные работы и, собственно, качество и долговечность здания.
Вести расчеты для несложных построек рекомендуется по системе, составленной архитекторами. Для сложных строительных конструкций лучше, все-таки, воспользоваться услугами профессиональных строителей и архитекторов.
В расчеты фундамента входят предварительные данные несущих способностей и возможной деформации почвы на территории будущего фундамента.
ВАЖНО! Расчет на деформацию грунта стоит делать с участием профессионалов.
Ряд факторов влияют на данные расчета, а именно:/>
- Почва в пределах территории будущего фундамента
- песок крупной и средней крупности
- глина или суглинок
- Длина расстояния от начала уровня почвенных вод до отметки планирования фундамента (особенно актуально, когда грунт промерзает)
- расчетная глубина превышена на 2 и больше метра
- Глубина фундамента дома (одно- или двухэтажного)
- более, чем полметра от глубины промерзания почвы
- более 75% от рассчитанной глубины возможного промерзания почвы (не меньше, чем полметра)
Для расчета ленточного фундамента нужно собрать информацию о:/>
- качестве почвы;
- уровне потенциального протекания почвенных вод;
- начале промерзания почвы;
- нагрузке на крышу дома извне; архитектурном проекта здания.
Получив объективную информацию, можно начинать поэтапно рассчитывать фундамент.
Во-первых, рассчитать вес готовой конструкции здания над уровнем земли (включительно с мебелью, декоративной отделкой, дополнительным весом и т.п.), этот вес будет действовать как прямое давление на нижнюю почву фундамента.
Во-вторых, коррекция уже готовых расчётов фундамента после расчета самой строительной конструкции.
Для домов эконом-класса проводятся такие же расчеты, как предложено выше, но с небольшими отличиями.
Необходимо рассчитывать вес почвы под фундаментом, удельный вес самого фундамента и намеченной конструкции дома. Также нужно знать параметры цоколей с декоративной отделкой, плитами, перегородками, полами, панелей (без учета окон и дверей), стенами с отделкой с обеих сторон. Произвести расчеты снаружи стропильная система, перекрытие потолка (вместе с отделочным материалом и кровлей), слой изоляции, лестниц (если будут).
Для расчета веса и нагрузки материала, необходимо предварительный расчет массы умножить на число надежности во время нагрузки на конструкцию.
В общем, независимо от того, сами вы будете делать постройку или строители, обязательно придется правильно рассчитать фундамент для надежности любого типа помещения.
Перейти ко всемстатьямКак правильно рассчитать фундамент под строительство дома
Фундамент — конструкция, несущая все нагрузки от строения. Как рассчитать оптимальные размеры и материалы, для него, чтобы при минимальных затратах получить надежную опору для загородного дома.
Расчёт потребности в материалах для фундамента
Основой для расчета являются данные о несущей способности грунта в месте застройки. Этот показатель измеряется в килограммах на метр квадратный и показывает, какой вес может выдержать грунт под домом. Вес строения состоит из таких показателей:
- собственного веса опорного основания;
- веса верхнего строения — коробки дома;
- аналогичного показателя для кровельного пирога.
Рассчитав эти показатели, легко определить удельную нагрузку на грунт и сравнить её с нормативным параметром.
Если результат значительно отклоняется в ту или иную сторону можно скорректировать конструкцию фундамента или верхнего строения таким образом, чтобы получить необходимый результат.
Под любое строение нужен надежный фундамент
Как рассчитать вес верхнего строения дома
Процедура выполняется в несколько этапов, первым из которых является создание эскизного проекта дома с указанием основных размеров.
Расчёт веса коробки
Чтобы рассчитать вес коробки дома, определяемся с конструкцией строения. Предположим, что:
- Его размеры составляют 10х8 метров. Материал — брус размером 15х15 сантиметров из древесины хвойных пород.
- Потолочное перекрытие — деревянные балки 15х5 сантиметров. Расстояние между ними около 70 сантиметров. Здесь уже можно определиться с их количеством. Для этого ширину строения делим на предполагаемое расстояние между балками: 10 : 0,7 = 14,3. Принимая количество балок равным 15, рассчитываем фактическое расстояние между их осями: 10 : 15 = 0,67 (метра).
- Общая длина балок составляет: 15 х 8 = 120 (метров), что составляет: 120 х 0,15 х0,05 = 0,9 кубометра.
- Длина простенков внутри дома составляет 36 метров, материал для них — брус размером 10х10 сантиметров. Высота стен составляет 240 сантиметров. Рассчитываем объем пиломатериалов на внутреннее устройство: 36 х 2,4 х 0,1 = 8,6 (кубометров).
- Нижнее перекрытие представляет собой балки, такие же, как для потолка. Нижняя подшивка производится дюймовой доской. Её площадь составляет: 10 – 2х0,4 х 8 — 2х0,4 = 9,2 х 7,2 = 66,2 (квадратных метров). Здесь 0,4 — ширина фундамента. При толщине доски 25 миллиметров расход на подшивку составит 66,2 х 0,025 = 1,7 кубометра.
- Доска пола — сосновая шпунтованная для лицевой отделки понадобится в количестве: 66, 2 х 0,04 = 2,6 (кубометра).
- Рассчитываем массу основной коробки стен. Периметр составляет 36 метров. (10х2+8х2). При высоте 2,4 метра объем пиломатериалов составит: 36 х 2,4 х 0,15 = 13 кубометров.
- То есть, суммарный расход пиломатериалов на коробку здания составит: 0,9 + 8,6 + 13 + 1,7 + 2,6 = 26,8 (кубометров).
- Наиболее распространённым материалом для зданий из бруса является сосна. В зависимости от влажности материала вес кубометра может составлять 460–620 килограмм. Если принять среднее значение в 540 килограмм, то общий вес составит 26,8 х 540 = 12200 (килограмм), то есть 14,5 тонны.
- Для утепляющего слоя на цокольном перекрытии целесообразно использовать керамзит, насыпанный на паровую защиту. Общая площадь, как мы уже сосчитали, составляет 66,2 квадратного метра. Слой керамзита составит 15 сантиметров, что соответствует доске перекрытия. Объем керамзита для полной засыпки составит: 66,2 х 0,15 = 9,9 кубометра. Удельный вес этого материала в виде гравия фракции 5–10 составляет 450 килограмм. Следовательно, нагрузка от него составит: 9,9 х 450 = 4500 (килограмм) или 4,5 тонны.
- Суммарный вес верхнего строения составит: 14,5 + 4,5 = 19 тонн.
При производстве расчёта не учтены отделочные и вспомогательные материалы, крепёж, столярка. Чтобы быть уверенными в конечном результате, можно полученный итог увеличить на 20%, что вполне реально по сложившейся строительной практике.
В итоге вес коробки здания в дальнейших расчетах можно принять в таком виде: 19 х 1,2 = 22,8 тонны.
При использовании для стен из других материалов при прочих равных условиях нужно по такой же методике пересчитать результат по пункту 9 расчёта. Но в этом случае нужно учитывать снижение нагрузки за счёт проёмов — дверных и оконных. Удельный вес каменных материалов значительно выше, чем приведённые в примере расчёта.
Справочные данные по весу различных стройматериалов:
- кладка кирпичная — 1400–1990 кг/м3 в зависимости от вида;
- пенобетон, блоки 200х300х600 — 10,8 – 40,3 кг/шт;
- бетон тяжёлый — 1880–2500 кг/м.
Фотогалерея: загородные дома на различных видах фундамента
- Самый распространенный вид опорного основания
- Самый прочный фундамент для дома
- Недорогий и прчный фундамент для дома
Расчёт веса кровли
Вес кровли определяется материалами, которые применяются для её создания и конструкцией.
Рассмотрим на простом примере как его можно рассчитать. Предположим, что условия задачи не изменились, а крыша устраивается двускатная:
- Определяем высоту крыши, исходя из того, что конёк пройдёт параллельно длинной стороне. Это значит, что расстояние от стены до оси дома составит 4 метра. Если учесть, что угол наклона кровли составит 45 градусов, то длина стропильной опоры составит: 42 + 42 = 32. Окончательный результат определяется как корень квадратный из 32 и составляет 5,6 метра.
- Рассчитываем площадь одного ската, которая составит: 10 х 5,6 = 56 метров квадратных. Соответственно общая площадь кровли будет 112 метров. Наиболее популярным для кровель является профнастил С57 толщиной 0,7 миллиметра с оцинкованным покрытием. Полезный вес квадратного метра (с учётом перекрытия) составляет 8, 21 килограмма.
- Рассчитываем величину нагрузки на фундамент от металла: 8,21 х 112 = 920 килограмм.
- Для устройства крыши понадобятся 15 стропильных ног, для устройства которых нужно 30 брусков 15х5 сантиметров. Кроме того, понадобится установить ригеля — 15 штук по 2,5 метра каждый. Общая потребность в брусках составит: 30 х 5,6 + 15х2,5 = 168 + 37,5 = 205,5 метра, что составит 1,5 кубометра.
- Нагрузка от стропильной системы составит: 1,5 х 540 = 810 килограмм.
- Вычисляем вес утеплителя. Для кровли 112 квадратов понадобится листов размером 1х0,6 метра: 112 : 0,6 = 187 штук. Вес плиты минеральной ваты составляет 1,37 килограмма.
- Для утепления потолочного перекрытия тем же утеплителем в два слоя понадобится: 66,2 : 0,6 х 2 = 80 штук.
- Нагрузка от утеплителя составит: 187 + 80 = 267 х 1,37 = 366 килограмм.
- Общее весовое воздействие кровли на фундамент составит: 920 + 810 + 366 = 2096 (килограмм). Используем тот же метод и увеличиваем нагрузку на 20%, поскольку не учтены воздействия крепежа, полиэтиленовой плёнки, отделочных материалов. Результат: 2096 х 1,2 = 2515 килограмм, или 2,5 тонны.
Кроме того, понадобится установить ригеля — 15 штук по 2,5 метра каждый. Общая потребность в брусках составит: 30 х 5,6 + 15х2,5 = 168 + 37,5 = 205,5 метра, что составит 1,5 кубометра.Суммарное воздействие на фундамент со стороны верхнего строения составит: 22,8 + 2,5 = 25,3 тонны.
Надежная и долговечная крыша из профлиста
Расчёт веса фундамента
Порядок расчёта сводится к вычислению объёма опорного основания и умножению полученного результата на удельный вес бетона.
Конструктивно фундамент в сечении представляет собой комбинацию двух прямоугольников:
По контуру опорной плиты шириной 60 и толщиной 30 сантиметров и цоколя шириной 40 сантиметров и высотой 60.
- Площадь сечения первого элемента определяется, как 0,3 х 0,6 = 0,18 метра квадратных;
- Цоколь в сечении составит: 0,4 х 0,6 = 0,24 квадрата.
- Общая площадь определяется как: 0,24 + 0,18 = 0,42.
- Длина наружного контура фундамента составляет 10 х 2 + 8 х 2 – 1,6 = 20 + 14,4 = 34,4 (метра). Кроме того, длина фундамента под внутренние перегородки составляет 36 метров.
- Общая длина опорного основания составляет 70,4 метра.
- Объем бетона, затраченного на устройство фундамента, определяется как: 70,4 х 0,42 = 17 кубометров.
- Вес фундамента из тяжёлого бетона будет равен: 17 х 2,5 = 42,5 (тонны).
Чтобы определить удельную нагрузку на грунт, нужно рассчитать площадь опоры. Ширина опорной плиты 0,6 метра, а её длина определяется как: 10 х 2 + 8 х 2 – 2,4 = 20 + 13,6 = 33,6 метра квадратных.
Рассчитываем общую нагрузку на грунт: 25,3 + 42,5 = 67,8 (тонн).
Удельная нагрузка определяется следующим образом: 67,8 : 33,6 = 2 тонны на метр квадратный, что составит в более привычном выражении величину в 200 грамм на квадратный сантиметр.
Такая нагрузка может быть критичной только на зыбучих песках или толстой торфяной подложке. В этом случае следует подумать об устройстве свайно — плитного монолитного фундамента.
Особенности расчёта других видов фундаментов
Приведённый выше расчёт для ленточного фундамента даёт исчерпывающую информацию по количеству основных материалов для сооружения фундамента и собственно дома. Однако, в силу обстоятельств, часто приходится строить фундамент другого типа.
Надежный и доступный вид опорного основания — ленточный
Столбчатые фундаментные конструкции
Одним из таких конструктивных решений являются фундаменты столбчатые.
Основным опорным основанием в них являются бетонные столбы.
В зависимости от характеристик грунта, расстояние между столбами может быть разным, на практике чаще всего их оси располагаются на удалении порядка двух метров. При этом нужно соблюдать условие равенства межосевых расстояний по периметру фундамента. Это необходимо для равномерного нагружения всех опор. Устройство столбов необходимо также по месту установки внутренних перегородок.
Виды столбов также могут быть различными:
- Литые в грунт. Для их установки нужно вырыть шурф размерами 50х50 сантиметров. Глубина определяется такой характеристикой, как точка промерзания грунта. Это постоянная характеристика для каждого региона строительства. Навершие выполняется отливкой в опалубку. Все верхние оконцовки должны быть выровнены в горизонтали по шнуру.
- Литые в корпус. Для этого используются трубы из различных материалов — бетонные, асбоцементные, пластиковые или металлические. Шурфы под такие опоры изготавливаются бурением с использованием как ручных, так и механизированных инструментов (ямобуры). Диаметр шурфов зависит от конструкции здания и предполагаемой нагрузки на фундамент.
- Комбинированные. Заливка производится до уровня грунта, а навершие изготавливается кладкой из различных материалов — кирпича, бута или других строительных камней. Непременное условие — строгая горизонтальность и расположение на одном уровне.
Диаметр шурфов зависит от конструкции здания и предполагаемой нагрузки на фундамент.Все виды столбов выполняются с армированием металлическими прутками. Армирующая решётка изготавливается на поверхности в форме квадрата или круга в основании, после чего погружаются в шурф.
Расчёт потребности в материалах производится традиционным способом — площадь сечения столба умножается на расстояние от навершия до точки опоры в грунте.
Надежный и недорогой фундамент на столбах
Для создания опорной поверхности под размещение верхнего строения используется несколько способов:
- отливка армированной бетонной плиты;
- установка стандартных плит перекрытия;
- отливка ростверка.
Плитный фундамент
Такие опорные основания устраиваются на неустойчивых грунтах, склонных к пучинению.
Они относятся к разряду плавающих фундаментов и создают опору всей своей плоскостью.
Порядок действий при строительстве плитного фундамента следующий:
- Разметка фундамента на местности.
- Расчистка площадки от кустов, деревьев и дёрна.
- Трамбовка поверхности грунта виброплитой. При этой операции происходит его просадка на глубину до 50 сантиметров.
- Настилка геотекстиля на дно котлована с напуском на стенки.
- Засыпка дренажного слоя песчано — гравийной смесью, либо послойно песком и гравием с трамбовкой виброплитой каждого слоя отдельно.
- Укладка утеплителя, в качестве которого можно использовать плиты из вспененного полистирола.
- Гидроизоляция поверхности утеплителя сплошным слоем. Может быть использована битумная мастика. Порядок её использования указывается на упаковке.
- Установка арматуры. Армирование нужно проводить стальными прутками диаметром 6–10 миллиметров.
- Заливка бетонным раствором марки 300 толщиной 30–50 сантиметров в зависимости от массы конструкции дома.
- Выдержка фундамента производится в течение 28 суток, после чего работы можно продолжать.
Потребность в материалах и их масса рассчитывается в соответствии с их плотностью и количеством, зависящим от размера фундамента дома.
Расчёт потребности в арматуре и вязальной проволоке
Многие застройщики ошибочно полагают, что для армирования фундамента можно использовать любые металлические изделия. Такие действия часто приводят к разрушению опорного основания дома.
Самый устойчивый фундамент для дома
Армирование ленточного фундамента
Для устройства такого опорного основания применяются две схемы армирования:
- четырехстержневая;
- шестистержневая.
Выбор варианта исполнения зависит от размеров опорного основания. Этот же фактор влияет на диаметр арматуры. По строительным нормам расстояние между прутками в ряду не должно превышать 40 сантиметров, а от торцевых стенок оно составляет 5–7 сантиметров. Следовательно, для фундаментов шире полуметра используют шестистержневую схему.
Для более узких — четырехстержневую.
Диаметр прутков для частного загородного строительства составляет 8 миллиметров для вертикальных прутков и 6 — для горизонтальных. На практике обычно используют восьмимиллиметровую арматуру для всех деталей.
Для примера расчёта рассмотрим фундамент размерами 10х8 метров шириной 40 сантиметров и высотой 50 сантиметров. Для армирования выбираем четырехстержневую схему. Длину непрерывного прутка рассчитываем по среднему размеру фундамента: 9,5 х 2 + 7,5 х 2 = 34 метра. Увеличиваем это количество по количеству стержней в 4 раза и получаем общую длину продольных прутков: 34 х 4 = 136 метров.
Длина поперечных прутков при такой ширине фундамента составит 30 сантиметров, а их количество при шаге 30 сантиметров составит: 3400 : 30 = 113 штук. Общая длина будет равна 34 метра для одного слоя, 64 метра для полной обвязки.
При высоте в 50 сантиметров длина вертикальных прутков составит 60 сантиметров с учётом погружения в грунт. Количество деталей равно количеству поперечных прутков, а длина составит: 113 х 60 = 68 метров.
В итоге потребность в арматуре составит 136 + 64 + 68 = 268 метров.
Прутки поставляются длиной 4–6 метров, поэтому в месте стыковки их укладывают внахлёст на 15–20 сантиметров и увязывают проволокой. В связи с этим целесообразно увеличить общую длину прутков на 10–12%.
Для армирования такого фундамента понадобится: 268 х 1,1 = 295 – 300 метров прутков.
Шестистержневое армирование стальным прутками
Армирование столбчатого фундамента
Схема установки прутков такая же, как для ленточного фундамента. Разница состоит в том, что арматурная сетка монтируется на поверхности и опускается в шурф по готовности.
Армирование плитного фундамента
Все параметры формирование сетки остаются такими же. Поэтому расчёт заключается в следующем: размеры фундамента нужно разделить на шаг сетки, в результате получаем нужное количество прутков вдоль и поперёк. Второй и последующие слои арматуры будут в точности повторять количество прутков в первом слое. Также рассчитывается количество вертикальных прутков — для каждого стыка изготавливается одна опорная деталь.
Расстояние от гидроизоляции до нижнего слоя арматурной сетки должно быть 5–7 сантиметров. Для этого используют подкладки («стульчики»), например — из битого кирпича.
Такие опорные конструкции наиболее надежны для любого дома
Стойки арматурной сетки не должны достигать слоя гидроизоляции. В противном случае вероятно его повреждение при бетонировании. Стойки нужно изготавливать L-образной формы и крепить короткую часть к нижнему слою сетки вязальной проволокой.
Расход вязальной проволоки
Регламентировать расход этого материала практически невозможно, поскольку он всегда привязан к конкретной конструкции арматурной сетки. Прикидочно можно определить потребность в проволоке, сосчитав количество соединений в сетке. Для вязки соединения из двух прутков понадобится 30–35 сантиметров, если стыкуются три детали — до 50 сантиметров. Количество соединений определяется шагом арматурной сетки и количеством слоёв в решётке.
Для вязки арматуры лучше использовать отожжённую стальную проволоку диаметром 1,5–2,0 мм.
Стоимость армирования фундамента загородного дома
Этот показатель зависит от места нахождения постройки. Решающими факторами являются:
- Стоимость доставки материала от склада до места применения.
- Количество материала и способ разгрузки — выгрузка вручную самостоятельно или с применением грузоподъёмных машин.
- Конструкция арматурной сетки — шаг между прутками.
- Способ крепления — сваркой или вязкой.
- Рентабельность, закладываемая исполнителем, при исполнении работ подрядными организациями.
Можно учитывать ещё многие факторы, но ориентироваться можно на двойную стоимость используемых материалов.
В любом случае это строго индивидуальный показатель для региона строительства.
Сколько стоит готовое опорное основание
Затраты на возведение фундамента зависят от его конструкции. Прочность опорного основания определяет долговечность самого строения, поэтому нельзя экономить на изыскательских работах для определения свойства грунтов и их несущей способности.
Это позволит выбрать оптимальный вариант устройства как по цене, так и по трудозатратам. Принято считать, что фундамент обойдётся вдвое дешевле при установке своими руками.
В настоящее время практически любое оборудование можно взять в аренду. Это будет способствовать улучшению качества строения и минимизации сроков исполнения работ.
Какой дешевле
Вопрос немаловажный, и нужно оговориться сразу, что качество опорного основания соответствует всем требованиям.
Дешевле всего обойдётся свайный фундамент, особенно при использовании бурения шурфов.
Наиболее дорогим сооружением следует признать плитный фундамент. Это связано со сложной конструкцией устройства и многообразием применяемых материалов. В то же время этот вид опорного основания считается самым надёжным, на таких фундаментах разрешено даже многоэтажное строительство.
строительство.
Нужно понять одно — дело не в стоимости объекта, а в его оптимальном исполнении в соотношении цена — качество.
Неудачные решения при выборе конструкции фундамента и материалов для его изготовления чреваты разрушением строения и потерей значительных денежных средств, не говоря о моральных страданиях от собственной ошибки. Все нужно продумывать и просчитывать! Успехов вам!
- Автор: Виталий Калугин
- Распечатать
(0 голосов, среднее: 0 из 5)
Поделитесь с друзьями!КАК РАССЧИТАТЬ ГЛУБИНУ МЕЛКОГО ФУНДАМЕНТА?
by Suryakanta
Выбор правильной глубины фундамента для конструкции здания является важным шагом в процессе проектирования здания. Информация, представленная в этом посте, поможет вам определить правильную глубину фундамента для здания.
Прочитав этот пост, вы сможете ответить на следующие вопросы.
- Что такое фонд?
- Какие факторы влияют на глубину заложения фундамента?
- Как рассчитать глубину фундамента?
Фундамент – это часть сооружения, которая воспринимает нагрузку от надстройки и затем передает эту нагрузку на грунт под ним таким образом, что грунт никогда не разрушается при сдвиге или никогда не подвергается чрезмерной осадке дифференциальной осадки.
Перед расчетом глубины мелкозаглубленного фундамента необходимо заранее учесть следующие факторы.
- Фундамент следует размещать на такой глубине, чтобы он был защищен от повреждений из-за набухания, усадки или промерзания грунта.
- Несущая способность грунта под фундаментом должна быть достаточной, чтобы выдерживать нагрузку, исходящую от фундамента.
- Если фундамент должен быть размещен на связном грунте, то осадка из-за консолидации не должна быть чрезмерной.
- Никогда не кладите фундамент на рыхлые или нарушенные почвы, которые имеют тенденцию к эрозии ветром или наводнением.
- Если возможно, то фундамент следует размещать выше уровня грунтовых вод, так как это позволит избежать затрат на откачку и предотвратить неустойчивость почвы из-за просачивания воды на дно котлована.
- Проведите исследование грунта фундамента, чтобы узнать его физические и химические свойства, поскольку присутствие сульфата может повредить фундамент.
Минимальную глубину мелкозаглубленного фундамента для грунта можно рассчитать по следующей формуле, предложенной Рэнкином. Это называется
D мин = (q/ г) * [(1 – sin Ø) / (1 + sin Ø)] 2
900 02 Где,D min = Минимальная глубина фундамента в м
г = Плотность единицы веса грунта в кН/м 3
Ø = Угол естественного откоса в градусов
q = Интенсивность нагрузки или Безопасная несущая способность грунта в кН/м 2
Пример расчета
Рассчитайте минимальную глубину, необходимую для фундамента, чтобы передать давление 55 кН /м 2 в несвязном грунте плотностью 16 кН/м 3 и углом естественного откоса 20 0 ?
Приведенные данные
Интенсивность давления (q) = 55 кН/м 2
Плотность грунта (г) = 16 кН/м 3
Угол естественного откоса (Ø) = 20 0
Расчет
Минимальная глубина фундамента по Ренкину,
D min = (q/ г) * [(1 – sin Ø) / (1 + sin Ø)] 2
D мин = (55/16) * [(1 – sin20 9005 0 0 ) / (1 + sin20 0 )] 2
D мин.
= 0,82 м
Полезные точки
для предварительного расчета глубины основания, значения плотности и угла покой, как указано в следующем таблицу можно использовать.
| Тип почвы | Угол естественного откоса (в градусах) | Удельный вес (в кН/м 3 ) |
| Сухой песок | 25 – 35 | 16,0 |
| Влажный песок | 30 – 35 | 18,4 |
| Влажный песок | 15 – 25 | 19,2 |
| Сухой и уплотненный песок | 35 | 19,2 |
| Чистый гравий | 30 – 40 | 17,9 |
| Смесь гравия и песка | 25 – 40 | 19,2 |
| Бутовый камень | 45 | 19,2 |
| Сухая глина | 30 | 17,6 |
| Влажная глина | 15 | 19,2 |
| Ясень | 40 | 6,4 |
ПРИМЕЧАНИЕ:
- Значения, приведенные в таблице выше, являются приблизительными.
- Чтобы узнать плотность почвы на месте, вы должны проверить ее на месте. Есть два общих метода, которые широко используются для определения плотности почвы на месте. Нажмите следующие две ссылки, чтобы прочитать процедуру тестирования.
Как рассчитать плотность грунта на месте с помощью кернового метода?
Как рассчитать плотность грунта на месте методом замещения песка?
- Чтобы узнать безопасную несущую способность грунта, выполните испытание на нагрузку плиты на месте и рассчитайте безопасную несущую способность на основе данных испытания плиты под нагрузкой. Прочтите следующие два поста на PLT.
Как выполнить испытание под нагрузкой плиты на месте?
Как рассчитать безопасную несущую способность грунта по PLT?
- Для быстрого определения безопасной несущей способности грунта читайте следующий пост.
Как определить несущую способность грунта на участке?
Как рассчитать несущую способность грунтов
Несущая способность грунта определяется уравнением
Q_a=\frac{Q_u}{FS}
, где Q a — допустимая несущая способность (в кН/м 2 или фунт/фут 2 ), Q 900 42 ты – предельная несущая способность (в кН/м 2 или фунт/фут 2 ), а FS – коэффициент безопасности.
Предельная несущая способность Q u является теоретическим пределом несущей способности.
Подобно тому, как наклоняется Пизанская башня из-за деформации почвы, инженеры используют эти расчеты при определении веса зданий и домов. По мере того, как инженеры и исследователи закладывают фундамент, они должны убедиться, что их проекты идеально подходят для почвы, которая его поддерживает. Несущая способность является одним из методов измерения этой прочности. Исследователи могут рассчитать несущую способность почвы, определив предел контактного давления между почвой и размещенным на ней материалом.
Эти расчеты и измерения выполняются на проектах, связанных с фундаментами мостов, подпорными стенами, плотинами и трубопроводами, проложенными под землей. Они опираются на физику грунта, изучая характер различий, вызванных поровым давлением воды материала, лежащего в основе фундамента, и межзерновым эффективным напряжением между самими частицами грунта. Они также зависят от гидромеханики пространств между частицами почвы.
Это объясняет растрескивание, просачивание и прочность на сдвиг самого грунта.
В следующих разделах более подробно рассматриваются эти расчеты и их использование.
Формула несущей способности грунта
Мелкозернистые фундаменты включают ленточные, квадратные и круговые фундаменты. Глубина обычно составляет 3 метра и позволяет получить более дешевые, осуществимые и легко переносимые результаты.
Terzaghi Теория предельной несущей способности утверждает, что вы можете рассчитать предельную несущую способность для неглубоких сплошных фундаментов Q u with
Q_u=cN_c+gDN_q+0.5gBN_g
где c – сцепление грунта (кН/м 2 или фунт/фут 2 ), г – эффективный удельный вес грунта (в кН/м 3 или фунт/фут 3 ), D – глубина фундамента (в м или футах) и B – ширина фундамента (в м или футах).
Для неглубоких квадратных фундаментов формула Q u {2\pi (0,75-\phi ‘/360)\tan{\phi ‘}}}{2\cos{(2(45+\phi ‘/2))}}
N c равно 5,14 для ф’=0 и
N_C=\frac{N_q-1}{\tan{\phi ‘}}
для всех остальных значений ф’, Ng равно:
N_g=\tan{\phi ‘}\frac{K_{pg}/\cos{2\phi ‘}-1}{2}
K pg определение того, какое значение K pg объясняет наблюдаемые тенденции. Некоторые используют N g = 2(N q +1)tanф’/(1+.4sin4 ф’) в качестве приближения без необходимости вычисления K стр.
Могут быть ситуации, в которых грунт имеет признаки местного разрушения при сдвиге . Это означает, что прочность грунта не может быть достаточной для фундамента, потому что сопротивление между частицами в материале недостаточно велико. В этих ситуациях предельная несущая способность квадратного фундамента составляет Q u = .
867c N c + g D N q + 0,4 g B N g , i s Qu = 2/3c Nc + г D Nq + 0,5 г B Ng и круглое основание Q u = .867c N c + g D N q + 0,3 г B N г .
Методы определения несущей способности грунта
Глубокие фундаменты включают столбовые фундаменты и кессоны. Уравнение для расчета предельной несущей способности этого типа грунта: Q u = Q p + Q f где Q u — предельная несущая способность (в кН/м 2 или фунт/фут 2 ), Q p – теоретическая несущая способность конца фундамента (в кН/м 2 или фунт/фут 2 ) и Q f – теоретическая несущая способность из-за к трению вала между валом и почвой.
Это дает вам другую формулу несущей способности почвы
Вы можете рассчитать теоретическую грузоподъемность торцевого подшипника (наконечника) фундамента который Q р – теоретическая несущая способность концевого подшипника (в кН/м 2 или фунт/фут 2 ) и A p – эффективная площадь наконечника (в м 2 или футах 2 ).
Теоретическая единица осевой несущей способности пылеватых несвязных грунтов q p это qDN q и для связных грунтов 9c, (оба в кН/м 2 или фунт/фут 900 50 2 ). D c — критическая глубина свай в рыхлом иле или песке (в метрах или футах). Это должен быть номер 10B для рыхлых илов и песков, 15B для илов и песков средней плотности и 20B для очень плотных илов и песков.
На трение обшивки (вала) свайного фундамента теоретическая несущая способность Q f is A f q f для однородного слоя грунта и pSq f L для более один слой почвы.
В этих уравнениях A f – эффективная площадь поверхности ствола сваи, q f – kstan(d) , теоретическая единица сопротивления трения для несвязных грунтов. (в кН/м 2 или фунт/фут), где k – боковое давление грунта, s — эффективное давление вскрыши, а d — угол внешнего трения (в градусах). S представляет собой сумму различных слоев почвы (т.е. a 1 + a 2 + …. + a n ).
Для илов эта теоретическая вместимость составляет адгезия. Он равен c, сцепление грунта с грубым бетоном, ржавой сталью и гофрированным металлом. Для гладкого бетона значение составляет от ,8c до c , а для чистой стали — от ,5c до ,9c . p — периметр поперечного сечения сваи (в м или футах). L – эффективная длина сваи (в м или футах).
Для связных грунтов q f = as u , где а – коэффициент сцепления, измеряемый как 1-.1(S uc ) 2 для S uc менее 48 кН/м 2 где S uc = 2c – прочность на неограниченное сжатие. (в кН/м 2 или фунт/фут 2 ). Для S uc большего этого значения a = [0,9 + 0,3(S uc — 1)]/S uc .
Что такое фактор безопасности?
Коэффициент безопасности варьируется от 1 до 5 для различных применений. Этот фактор может учитывать величину ущерба, относительное изменение шансов провала проекта, сами данные о грунте, конструкцию допусков и точность расчетных методов анализа.
Для случаев разрушения при сдвиге коэффициент безопасности варьируется от 1,2 до 2,5. Для плотин и насыпей коэффициент запаса колеблется от 1,2 до 1,6.
Для подпорных стен — от 1,5 до 2,0, для шпунтовых — от 1,2 до 1,6, для раскосных котлованов — от 1,2 до 1,5, для распорных фундаментов — от 2 до 3, для матовых — от 1,7 до 2,5. В отличие от этого, в случаях отказа от просачивания, когда материалы просачиваются через небольшие отверстия в трубах или других материалах, коэффициент безопасности колеблется от 1,5 до 2,5 для подъема и от 3 до 5 для трубопровода.
Инженеры также используют эмпирические правила для коэффициента безопасности: 1,5 для подпорных стен, перевернутых с гранулированной обратной засыпкой, 2,0 для связной обратной засыпки, 1,5 для стен с активным давлением грунта и 2,0 для стен с пассивным давлением грунта. Эти факторы безопасности помогают инженерам избежать сбоев при сдвиге и просачивании, а также того, что грунт может двигаться в результате воздействия на него подшипников.
Практические расчеты несущей способности
Вооружившись результатами испытаний, инженеры рассчитывают, какую нагрузку может безопасно выдержать грунт.
Начиная с веса, необходимого для сдвига грунта, они добавляют коэффициент безопасности, чтобы конструкция никогда не прикладывала достаточный вес для деформации грунта. Они могут регулировать площадь основания и глубину фундамента, чтобы оставаться в пределах этого значения. В качестве альтернативы они могут уплотнять грунт для повышения его прочности, например, используя каток для уплотнения рыхлого наполнителя дорожного полотна.
Методы определения несущей способности грунта включают максимальное давление, которое фундамент может оказать на грунт, так что приемлемый коэффициент запаса прочности при сдвиге ниже фундамента и соблюдаются допустимая общая и дифференциальная осадки.
Предельная несущая способность – это минимальное давление, которое может привести к разрушению опорного грунта при сдвиге непосредственно под фундаментом и рядом с ним. Они учитывают прочность на сдвиг, плотность, водопроницаемость, внутреннее трение и другие факторы при возведении конструкций на грунте.
При выполнении многих из этих измерений и расчетов инженеры используют свои лучшие суждения в отношении этих методов определения несущей способности грунта. Эффективная длина требует от инженера выбора места начала и окончания измерения. В качестве одного из методов инженер может использовать глубину сваи и вычесть любые нарушенные поверхностные грунты или смеси грунтов. Инженер также может измерить его как длину сегмента сваи в одном слое грунта, который состоит из многих слоев.
Что вызывает стресс в почве?
Инженеры должны учитывать почвы как смеси отдельных частиц, которые перемещаются относительно друг друга. Эти единицы грунта можно изучать, чтобы понять физику этих движений при определении веса, силы и других величин в отношении зданий и проектов, которые инженеры строят на их основе.
Разрушение при сдвиге может быть вызвано нагрузками на почву, которые заставляют частицы сопротивляться друг другу и рассеиваться таким образом, что это вредно для здания.
По этой причине инженеры должны быть осторожны при выборе конструкций и грунтов с соответствующей прочностью на сдвиг.
Круг Мора может визуализировать напряжения сдвига на плоскостях, имеющих отношение к строительным проектам. Круг напряжений Мора используется при геологических исследованиях грунтов. Он заключается в использовании образцов грунтов цилиндрической формы, при которых на слои грунтов действуют радиальные и осевые напряжения, рассчитанные с помощью плоскостей. Затем исследователи используют эти расчеты для определения несущей способности грунтов в фундаментах.
Классификация почв по составу
Исследователи в области физики и техники могут классифицировать почвы, пески и гравий по их размеру и химическому составу. Инженеры измеряют удельную площадь поверхности этих компонентов как отношение площади поверхности частиц к массе частиц в качестве одного из методов их классификации.
Кварц является наиболее распространенным компонентом ила и песка, а слюда и полевой шпат являются другими распространенными компонентами. Глинистые минералы, такие как монтмориллонит, иллит и каолинит, образуют листы или структуры, которые имеют пластинчатую форму с большой площадью поверхности. Эти минералы имеют удельную поверхность от 10 до 1000 квадратных метров на грамм твердого вещества.
Эта большая площадь поверхности обеспечивает химическое, электромагнитное и ван-дер-ваальсово взаимодействие. Эти минералы могут быть очень чувствительны к количеству жидкости, которая может проходить через их поры. Инженеры и геофизики могут определить типы глин, присутствующих в различных проектах, чтобы рассчитать влияние этих сил и учесть их в своих уравнениях.
Почвы с высокоактивными глинами могут быть очень неустойчивыми, поскольку они очень чувствительны к жидкости. Они набухают в присутствии воды и сжимаются в ее отсутствии. Эти силы могут вызвать трещины в физическом фундаменте зданий.