Калькулятор нагрузки на ленточный фундамент калькулятор: Калькулятор Вес-Дома-Онлайн v.1.0 — Сбор нагрузок на фундамент

Расчет нагрузки на фундамент ленточного, столбчатого и свайного типа

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

Оглавление:

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

Расчет ленточного фундамента

Процесс проводится по схеме:

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

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

Предлагаем узнать о другом виде основания – фундаменте стаканного типа.

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

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

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

Расчет свай проводят аналогичным образом, при этом учитывается вес не только металлических стенок, но и материала заполнения (бетона или песка).

P=0,7·R_H·F+0,8·U·L·F_H, где:

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

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

Общие рекомендации

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

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

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

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

Калькулятор расчета подошвы фундамента. Этапы расчетов. Инструкция по расчету ленточного фундамента. Расчет оснований и фундаментов в системе APM Civil Engineering.

Расчет нагрузки на фундамент. Расчет подошвы фундамента.

Известно, что фундамент дома может опираться на грунт с разной несущей способностью. Несущая способность грунта — это сила давления от веса здания, которую выдерживает грунт длительное время при допустимой деформации.

Несущая способность грунта характеризуется величиной расчетного сопротивления грунта — R, т/м.кв.
Цель расчета – подобрать размеры подошвы фундамента и толщину песчаной подушки между грунтом и фундаментом  так, чтобы удельное давление от веса здания было меньше расчетного сопротивления грунта.

Расчет ведем в следующей последовательности:

1. Выбираем размеры фундамента исходя из конструктивных соображений.

2. Определяем вес здания, приходящийся на один погонный метр длины стены.

3. По характеристикам грунта в основании фундамента определяем R – расчетное сопротивление грунта.

4. Расчитываем необходимую ширину подошвы фундамента на один погонный метр длины (площадь фундамента под 1 погонным метром стены).

5. Корректируем размеры фундамента по результатам расчета.

6. Определяем толщину песчаной подушки между грунтом и подошвой фундамента.

Для выполнения расчета удобно использовать программу – калькулятор (книга Excel)

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

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

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

В разделе «2.  Расчет ширины подошвы фундамента.» вводятся исходные данные по грунту и песчаной подушке. Расчетное сопротивление грунта определяется по таблицам на листе «Справочник». Для малозаглубленных фундаментов используется таблица «Расчетное сопротивление грунта R на глубине заложения фундамента 0,3м.» Программа выдает результат расчета – ширину подошвы фундамента по каждой оси.

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

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

Бетонная подошва ленточного фундамента. Расчеты

При разметке стройплощадки положение стен будущего дома геодезисты отмечают специальными промаркированными вешками.  Подошва традиционного монолитного ленточного фундамента представляет собой платформу из железобетона, предназначенную для равномерного распределения нагрузки, которую создаёт фундамент дома на грунт. Ширина подошвы обычно как минимум в два раза превышает ширину фундамента. Сооружения подошвы требуют большинство местных строительных норм и правил для установки фундаментов на рыхлых песчаных и илистых грунтах.

Высота большинства подошв для фундаментов, которые нам приходится сооружать, составляет 30, а ширина — 60 см. Обычно, если проектом не предусматривается иное, мы усиливаем такую подошву двумя рядами стальных арматурных прутков диаметром 12 мм. В нашем случае грунт на дне котлована был таков, что для двухэтажного дома с размерами в плане 8×12 м без дополнительной подошвы, увеличивающей площадь опоры фундамента, обойтись было нельзя. Для Ленинградской области, в котором мы работаем, это обычное явление.

Прежде чем приступить к сооружению подошвы, необходимо было разметить на дне котлована точное расположение фундамента дома.

При разметке стройплощадки положение стен будущего дома геодезисты отмечают специальными промаркированными вешками.  Мы всегда ориентируемся по вешкам, установленным геодезистами при разметке стройплощадки ещё до начала рытья котлована. Обычно на дне котлована достаточно определить положение двух базовых точек — двух крайних углов одной из фундаментных стен. В большинстве случаев мы находим положение этих угловых точек с помощью шнура, натянув его между вешками, установленными геодезистами, и отвеса. По отвесу на дне котлована мы забиваем две свои вешки, используя для этого обрезки арматуры, чтобы не вынимать их, когда дело дойдёт до заливки бетона. Расстояние между этими двумя вешками должно точно соответствовать длине стены, указанной архитектором на плане.

Чтобы быстро разметить положение двух других углов фундамента, необходимо рассчитать длину его диагонали. С помощью обычного калькулятора сделать это не так уж сложно. А зная длину диагонали и размеры фундамента в плане, можно легко и точно определить положение остальных двух углов и отметить их вешками. Делаем мы это следующим образом. Два члена бригады удерживают концы ленты двух рулеток в базовых точках, уже отмеченных вешками, пока третий член бригады, натянув ленты обеих рулеток, перекрещивает их на отметках длины диагонали и длины стены, а в точке пересечения забивает в землю очередную вешку. Чтобы исключить возможные ошибки, мы всегда дважды перепроверяем расстояния между всеми вбитыми на дне котлована вешками, сверяя их с размерами, указанными на плане. После того, как во все углы будут забиты вешки, мы натягиваем шнур от одного угла к другому и получаем контур всего ленточного фундамента целиком.

Теперь, установив все вешки, можно приступать к сооружению опалубки. Мы используем для этого доски сечением 5×30 см, соединённые между собой с помощью забитых в землю стальных П-образных скоб, которые удерживают внутреннюю и наружную стенки опалубки на расстоянии друг от друга, точно равном 60 см.

Опалубку мы устанавливаем таким образом, чтобы стены фундамента располагались точно по центру подошвы (ширина фундаментных стен данного дома по проекту составляла 25 см). Начинаем работу по сооружению опалубки с того, что скрепляем под углом 90° гвоздями две доски сечением 5×30 см для формирования наружного угла и устанавливаем их на расстоянии 17,5 см от шнура. Затем параллельно доскам внешней опалубки устанавливаем и фиксируем с помощью стальных П-образных скоб. Так, постепенно продвигаясь от одного угла к другому, мы продолжаем этот процесс до завершения установки всех внешних и внутренних стенок опалубки.

Фиксирующие опалубку П-образные скобы на прямых участках расставляем с шагом 100-120 см. В местах стыка двух досок их края соединяем с помощью забитых под углом гвоздей и устанавливаем крепёжные скобы с обеих сторон от стыка.

Подгонять и подрезать доски опалубки по длине нам приходится довольно редко. Когда, например, две доски стыкуются недостаточно плотно, зазор мы заделываем с помощью короткой накладной доски, прибив её гвоздями с наружной стороны. А если та или иная доска оказывается немного длиннее, чем нужно, просто прибиваем её к смежной доске внахлёст. На образующиеся при этом на боковых кромках подошвы небольшие неровности просто не обращаем внимания. В конце концов, важен не внешний вид подошвы, так как она всё равно будет полностью зарыта в землю. Главное, чтобы готовая подошва имела прочность не ниже расчётной и успешно справлялась с возложенными на неё функциями.

После того, как опалубка полностью установлена, мы производим частичную обратную засыпку грунта около её потенциально слабых точек, например, на стыке отдельных досок или же на участках, где было невозможно установить П-образные крепёжные скобы. Кроме того, обратная засыпка не позволяет бетону просочиться под опалубку и приподнять её.

подошвы фундамента  Далее с помощью теодолита мы устанавливаем уровень верхней кромки подошвы фундамента. Она должна располагаться, во-первых, строго горизонтально, а во-вторых, точно на заданной глубине, указанной на плане архитектором. Отметки уровня фиксируем небольшими гвоздиками 02,5×50 мм, забивая их наполовину длины на расстоянии 0,5-1,0 м друг от друга по всему периметру с внутренней стороны досок опалубки. При укладке бетона они служат нам ориентиром для определения, на какую высоту следует заполнять опалубку.

Теперь всё готово к укладке бетона. Наилучшие котлованы — это те, к любой точке которых может легко подъехать бетоновоз. Но так, к сожалению, бывает очень редко. Поэтому обычно мы начинаем укладку с наиболее труднодоступных для бетоновоза участков, перемещая лопатами бетон вдоль опалубки до тех пор, пока эти участи не будут заполнены до требуемой высоты — до уровня гвоздей, фиксирующих высоту подошвы фундамента.

После того, как заливка бетона в опалубку завершена, мы приступаем к укладке вдоль всего периметра подошвы двух рядов стальных арматурных прутков 012,5 мм. Для этого прутки арматуры сначала раскладываем в два ряда поверх влажного бетона примерно на расстоянии 15 см от каждой стенки, подсовывая их под поперечные перекладины П-образных скоб. А затем утапливаем их в бетон на глубину примерно 20 см, используя в качестве инструмента обыкновенные штыковые лопаты. Бетон над утопленными прутками арматуры тщательно и аккуратно «проштыковываем» теми же лопатами, чтобы удалить попавший в него воздух.

Выровняв поверхность бетона до высоты гвоздей, фиксирующих уровень верхней кромки подошвы, мы осторожно приподнимаем все стальные П-образные скобы на несколько сантиметров. Обычно на 5-7 см, не больше, чтобы беспрепятственно выполнить две последние операции. Первая из них — это затирка верхней кромки подошвы. Кроме облегчения всех последующих работ по возведению стен фундамента, гладкая поверхность облегчает удаление грязи и мусора, который неизбежно попадает на верхнюю кромку во время демонтажа опалубки. И наконец, завершающий этап в сооружении подошвы фундамента — это вырезание или выдавливание шпоночной канавки вдоль центральной осевой линии верхней кромки. Эта канавка должна обеспечить прочное и надёжное сцепление подошвы со стеной фундамента, которая будет возведена на ней в дальнейшем. Обычно мы делаем шпоночную канавку глубиной 2,5-3,0 см и шириной 7-8 см, просто вдавливая в бетон короткий брусок соответствующего сечения вдоль центральной линии верхней кромки подошвы. К моменту начала этой работы бетон обычно уже достаточно затвердевает, поэтому брусок оставляет за собой канавку, которая сама по себе не «заплывает» и не изменяет свою форму и размеры. Такие канавки мы делаем только на прямолинейных участках подошвы, не доводя их до углов примерно на 0,5-0,7 м. Поскольку углы являются самыми прочными частями фундаментной стены, беспокоиться о нарушении целостности фундамента в этих точках не стоит.

Прежде чем удалять опалубку, мы переносим с неё отметки положения углов фундаментных стен прямо на верхнюю кромку подошвы, прочертив риски остриём гвоздя на слегка затвердевшей поверхности бетона. Они будут служить ориентиром для установки опалубки при возведении стен фундамента.

Расчет оснований и фундаментов в системе APM Civil Engineering

Проектирование оснований и фундаментов является неотъемлемой частью проектирования зданий и сооружений в целом. Расчет фундаментов требуется не только для индивидуальных проектов зданий, но и для типовых серийных проектных решений. Конструктивные и объемно-планировочные решения зданий в значительной мере зависят от инженерно-геологических условий площадки строительства и возможных вариантов фундаментов.

Требованием п. 5.1.4. СП 50-101-2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений» является учет взаимодействия сооружения с основанием. Расчетная схема системы «сооружение — основание» или «фундамент — основание» должна выбираться с учетом наиболее существенных факторов, определяющих напряженное состояние и деформации основания и конструкций сооружения (статической схемы сооружения, особенностей его возведения, характера грунтовых напластований, свойств грунтов основания, возможности их изменения в процессе строительства и эксплуатации сооружения и пр. ).

Для совместного расчета сооружения и основания могут быть использованы численные методы и специализированное программное обеспечение. В полной мере такой расчет может быть реализован в модуле APM Structure3D, входящем в систему APM Civil Engineering. APM Structure3D, представляющий собой модуль конечно-элементного анализа, уникальная отечественная разработка, в которой, помимо прочностного расчета пространственных металлических, железобетонных, армокаменных и деревянных строительных конструкций, реализован расчет всех основных типов фундаментов.

Типы фундаментов, расчет которых может быть проведен в модуле APM Structure3D:

Возможен также расчет фундаментов произвольной конфигурации в плане и комбинированных (разных типов для одного здания), а также фундаментов сложной формы, например сплошных с оребрением.

Проектирование оснований фундаментов зданий и сооружений ведется по двум группам предельных состояний. Целью расчета по первой группе предельных состояний является определение несущей способности оснований, обеспечение прочности и устойчивости фундаментов на сдвиг по подошве и опрокидывание. Расчет по второй группе предельных состояний должен ограничить абсолютные и относительные перемещения фундаментов предельными величинами, гарантирующими нормальную эксплуатацию сооружения.

APM Structure3D имеет сертификат РОСС RU.СП15.Н00172 на соответствие расчета оснований и фундаментов следующим нормативным документам:

Общие принципы расчета фундаментов на упругом основании

Расчет фундамента начинается с предварительного выбора конструктивного решения и определения глубины заложения. Проверка пригодности принятых размеров, а также выбор размеров отдельных частей фундамента и способов его армирования выполняются исходя из расчета прочности грунта основания. Расчет оснований по деформациям производится исходя из условия совместной работы сооружения и основания. Совместная деформация основания и сооружения характеризуется абсолютной осадкой (подъемом) основания отдельного элемента фундамента.

При расчете деформаций основания с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства среднее давление под подошвой фундамента не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания (п. 5.5.8

СП 50-101-2004).

Следует отметить, что для моделирования упругого основания требуется определение коэффициентов пропорциональности, называемых коэффициентами постели. На основании данных инженерно-геодезических изысканий APM Structure3D позволяет задать структуру грунта и определить расчетное сопротивление грунта и коэффициенты постели оснований.

Для всех типов фундаментов для ввода нагрузок на основания применяются результаты статического расчета от действия какого-либо загружения или комбинации загружений. В качестве альтернативы возможен и «ручной» ввод в соответствии с расчетной схемой.

Расчет параметров грунта основания

В текущей версии системы APM Civil Engineering реализована модель грунта основания с использованием двух коэффициентов постели, которую принято называть моделью Пастернака. В случае применения в расчете одного коэффициента постели модель Пастернака сводится к традиционной модели Винклера, регламентированной

СП 50-101-2004. В дальнейших планах разработчиков — создание дополнительных инструментов для моделирования грунта объемными конечными элементами (модели грунта Кулона — Мора и Дрюкера — Прагера).

Понятие «основание» в APM Structure3D включает фундамент одного типа (столбчатый, ленточный, сплошной, свайный) с одинаковыми конструктивными параметрами и установленный на одном грунте.

Рис. 1. Задание параметров грунта основания

Для всех типов фундаментов, за исключением расчета свай-стоек, доступна вкладка Слои грунта (рис. 1), в которой осуществляется задание параметров грунта для данного основания. Одному основанию может соответствовать только один грунт. Для задания грунта прежде всего необходимо выбрать тип грунта (глина или песок). От выбранного типа зависит, каким будет выпадающее меню подтипа: для песка — гравелистый, крупный, средней крупности, мелкий, пылеватый; для глины — несколько вариантов, имеющих разный показателя текучести (IL) — от 0 до 1. Далее для задания доступны все остальные параметры: толщина, плотность, угол внутреннего трения (град. ), удельное сцепление, коэффициент поперечной деформации, модуль деформации.

Предусмотрена возможность выбора одного из типов грунтов с предопределенными характеристиками, например Глина IL = 0 или Песок средней крупности с возможностью дальнейшего редактирования параметров грунта. Расчетные сопротивления для каждого слоя грунта вычисляются на основании п. 5.5.8

СП 50-101-2004.

Расчет основания под столбчатый фундамент

Столбчатый фундамент, как правило, устанавливается под колонну. Поэтому для расчета упругого основания под столбчатый фундамент необходимо создать стальной или железобетонный конструктивный элемент «колонна» и установить опоры.

Затем нужно выделить все колонны с опорами и с помощью команды Упругое основание под столбчатый фундамент создать упругое основание. Так автоматически будут созданы соответствующие упругие основания под каждую колонну. Дальнейшее задание параметров (учет наличия подвала, коэффициенты условий работы и пр.) осуществляется во вкладках диалогового окна Фундаменты (рис. 2) для каждого основания или группы оснований. В результате расчета определяются: толщина продавливания грунта с учетом нагрузки на основание, коэффициенты постели, число ступеней фундамента и их геометрические размеры, осадка, крен, необходимое количество арматуры. После выполнения расчета доступна схема расположения ступеней фундамента в грунте, 3D-модель фундамента с армированием отображается на расчетной схеме.

Рис. 2. Расчет столбчатого фундамента под колонну

Расчет свайного фундамента

В основу расчета свайного фундамента положено определение требуемого количества свай в кусте. Необходимо выделить все колонны (ЖБ-колонны или стальные конструктивные элементы) с опорами и с помощью команды Упругое основание под свайный фундамент создать соответствующие упругие основания. Так автоматически будут созданы упругие основания под каждую колонну.

Рис. 3. Порядок расчета свайных фундаментов

Далее во вкладках диалогового окна Фундаменты (рис. 3) для каждого основания или для группы оснований осуществляется задание параметров. Геометрические параметры, такие как сечение и размеры, могут быть выбраны из базы данных стандартных свай или заданы пользователем. Вкладка Конфигурация позволяет выбрать тип свай: сваи-стойки (забивная, оболочка, набивная и буровая) или висячие сваи (забивная, оболочка, оболочка, заполняемая бетоном набивная и буровая, винтовая, бурозавинчиваемая, вдавливаемая). Параметры ростверка применяются для задания геометрических размеров и материала ростверка, а также для учета наличия подвала.

Рис. 4. Результаты расчета и схема свайного фундамента

В результате расчета (рис. 4) определяются следующие параметры: толщина продавливания грунта с учетом нагрузки на основание, коэффициенты постели, осадка, крен, несущая способность сваи по грунту на продавливание и на выдергивание и необходимое количество свай, а также геометрические размеры плиты ростверка, размеры условного фундамента, расчетное сопротивление грунта под условным фундаментом. После выполнения расчета доступна схема расположения куста свай в грунте, 3D-модель ростверка отображается на расчетной схеме.

Расчет основания под ленточный фундамент

Ленточный фундамент представляет собой балку, установленную под стеной или под рядом близко стоящих колонн. Для расчета упругого основания под ленточный фундамент необходимо создать ЖБ-ригель, стальной или деревянный конструктивный элемент, а затем установить опоры по длине конструктивного элемента.

В одно основание ленточного фундамента могут входить несколько конструктивных элементов одного сечения, расположенных на одном грунте. После выделения ригеля или группы ригелей одного сечения с помощью команды Упругое основание под ленточный фундамент создается соответствующее упругое основание (рис. 5).

Рис. 5. Подготовка модели ленточного фундамента

Дальнейшее задание параметров (учет наличия подвала, коэффициенты условий работы и т.д.) и выполнение расчета основания по прочности грунта и осадкам осуществляется во вкладках диалогового окна Фундаменты для каждого основания или группы. Расчет фундамента как железобетонного элемента с подбором арматуры выполняется в диалоговом окне Конструктивные элементы.

Расчет основания под сплошной фундамент

Сплошной фундамент представляет собой плиту. Для расчета упругого основания под сплошной фундамент необходимо создать конструктивный элемент с типом элемента ЖБ-оболочка, а затем установить опоры по всей пластине.

В одно основание сплошного фундамента могут входить несколько конструктивных элементов одинаковой толщины, расположенных на одном грунте. После выделения одного или нескольких конструктивных элементов с помощью команды Упругое основание под сплошной фундамент создается соответствующее упругое основание (рис. 6).

Рис. 6. Конфигурация и результаты расчета сплошного фундамента

Дальнейшее задание параметров и выполнение расчета основания по прочности грунта и осадкам осуществляется во вкладках диалогового окна Фундаменты для каждого основания или группы. Расчет фундамента как железобетонного элемента с подбором арматуры выполняется в диалоговом окне Конструктивные элементы.

Совместный расчет сооружения, фундамента и основания

Расчет внутренних усилий в системе «основание — фундамент — сооружение» допускается выполнять на основании, характеризуемом переменным в плане коэффициентом жесткости (коэффициентом постели). При этом переменный в плане коэффициент постели назначается с учетом неоднородности в плане и по глубине основания. Коэффициенты постели зависят от структуры и физических свойств грунта, а также от нагрузки на основание. В APM Structure3D эти коэффициенты могут быть определены в процессе последовательных приближений:

В системе APM Structure3D реализован комплексный подход расчета строительного объекта «основание — фундамент — сооружение». Выполнение расчета конструктивных элементов (металлических, железобетонных, армокаменных, деревянных) и фундаментов в «одном окне» имеет ряд очевидных преимуществ:

Такой подход, на наш взгляд, наиболее полно соответствует требованиям современного проектирования.

Расчетные модули > Фундамент > Фундамент общего назначения

Нужно больше? Задайте нам вопрос

Этот модуль обеспечивает расчет прямоугольного фундамента с приложенной осевой нагрузкой, перекрывающей нагрузкой, моментом и поперечной нагрузкой. Нажмите здесь, чтобы просмотреть видео:

Модуль позволяет перемещать положение приложения осевой нагрузки вне центра фундамента и обеспечивает автоматический расчет допустимого увеличения несущей способности грунта на основе размеров фундамента и/или глубины под поверхностью.

Модуль проверяет рабочую нагрузку, давление грунта, устойчивость к опрокидыванию, устойчивость к скольжению, изгиб на каждой из четырех поверхностей опоры, сдвиг в одном направлении в точке «d» с каждой из четырех сторон опоры и сдвиг на продавливание по расположенному периметру. ‘d/2’ от граней пьедестала.

Общие

f’c

Прочность бетона на сжатие через 28 дней.

fy

Предел текучести арматуры.

Ec

Модуль упругости бетона.

Плотность бетона

Плотность бетона используется для расчета собственного веса пьедестала и фундамента, если выбран этот параметр.

Phi Values ​​

Введите значения снижения производительности, применяемые к Vn и Mn.

Двухосный анализ

Выберите «Да» или «Нет», чтобы указать, следует ли выполнять двухосный анализ. Если выполняется двухосный расчет, в решении будут учитываться моменты, действующие одновременно относительно двух ортогональных осей фундамента. Если двухосный анализ НЕ выполняется, решение будет считать, что моменты, приложенные к двум ортогональным осям, действуют не одновременно.

Величина длины кромки для M и V (отображается только при выборе двухосного расчета)

При расчете сдвига и момента для фундаментов, где максимальные значения давления ) размера основания от края для использования при расчете моментов и сдвигов из-за переменного давления грунта в этом регионе. Меньшее значение этой переменной приведет к более консервативному расчету, поскольку он будет сфокусирован на более узкой полосе, которая испытывает наибольшее давление грунта.

Нажмите, чтобы рассчитать (кнопка отображается только при выборе двухосного анализа)

Из-за итеративного характера расчетов, необходимых для двухосного анализа, было бы нежелательно повторно выполнять весь анализ и проектирование каждый раз, когда изменяется входной параметр. Таким образом, из соображений эффективности программа автоматически переходит в режим ручного пересчета при выборе двухосного анализа. Щелкайте по этой кнопке в любое время, когда хотите пересчитать с текущими входными параметрами.

Учитывать вес фундамента при определении несущей способности грунта

Выберите этот параметр, чтобы модуль рассчитывал собственный вес фундамента и применял его как нисходящую нагрузку при определении несущей нагрузки грунта. Собственный вес будет умножен на коэффициент статической нагрузки в каждой из комбинаций нагрузок от давления на грунт.

Примечание. Обычно следует выбирать этот параметр. Отключение этой опции может привести к неверным расчетам несущей способности грунта в фундаментах с моментом. Если цель состоит в том, чтобы попытаться сравнить опорное давление грунта с чистым допустимым давлением, то было бы целесообразно использовать параметр на вкладке «Допуски грунта» «Увеличить опорную нагрузку на вес основания».

Учитывать вес основания при определении скольжения, опрокидывания и подъема

Выберите этот параметр, чтобы модуль рассчитывал собственный вес основания и применял его в качестве нисходящей нагрузки при определении коэффициентов безопасности скольжения, опрокидывания и подъема. Собственный вес будет умножен на коэффициент статической нагрузки в каждой из комбинаций нагрузки на устойчивость.

Игнорировать проверки на скольжение

 Выберите этот вариант, если скольжение по какой-либо конкретной причине не рассматривается при проектировании.

Минимальное отношение стали к температуре/усадке

Введите минимальное отношение температуры к усадке стали, рассчитанное для полной толщины фундамента. Это вызовет предупреждающее сообщение, если секция недостаточно армирована.

Примечание. Эта проверка выполняется при условии, что будет предоставлен только один мат из заданного арматурного стержня. Если конструкция имеет чистое поднятие, так что верхний мат является гарантией, или если верхний мат будет предоставлен в любом случае, имейте в виду, что программа по-прежнему будет учитывать вклад только одного мата в соответствие требованиям к температуре и усадке. В этом случае может оказаться более удобным установить соотношение T&S равным половине общего количества, зная, что двух матов будет достаточно для обеспечения полного требуемого количества.

Минимальный коэффициент безопасности при опрокидывании

Введите минимально допустимое отношение момента сопротивления к опрокидывающему моменту. Если фактическое соотношение меньше указанного минимального соотношения, появится сообщение о том, что устойчивость к опрокидыванию неудовлетворительна.

Минимальный коэффициент запаса прочности при скольжении

Введите минимально допустимое отношение силы сопротивления к силе скольжения. Если фактическое отношение меньше заданного минимального отношения, появится сообщение о том, что стабильность скольжения неудовлетворительна.

Учитывать ACI 10.5.1 и 10.5.3 в качестве минимального усиления

Установите этот флажок, если вы хотите, чтобы модуль учитывал разделы 10.5.1 и 10.5.3 ACI 318 при определении минимального усиления.

Допустимые значения грунта

Допустимое давление грунта

Введите допустимое давление грунта, которому может противостоять грунт. Это сопротивление рабочей нагрузке, которое будет сравниваться с расчетным давлением грунта при рабочей нагрузке (нагрузки не учитываются, как при расчете прочности).

Увеличить опору на вес основания

Нажмите [Да], чтобы модуль рассчитал вес одного квадратного фута (вид сверху) веса основания и добавил его к допустимому значению несущей способности грунта. Это приводит к тому, что грунт не подвергается штрафу за собственный вес основания, и полезен в ситуациях, когда в инженерно-геологическом отчете указаны допустимые чистые несущие нагрузки.

Пассивное сопротивление грунта скольжению

Введите значение пассивного сопротивления грунта скольжению. Это значение будет использоваться для определения компонента сопротивления скольжению, создаваемого пассивным давлением грунта. Сопротивление скольжению из-за пассивного давления затем добавляется к сопротивлению скольжению из-за трения, чтобы определить общее сопротивление скольжению для каждой комбинации нагрузок.

Коэффициент трения между грунтом и бетоном

Введите коэффициент трения между грунтом и основанием для использования в расчетах сопротивления скольжению.

Увеличение несущей способности грунта

В этом разделе можно указать некоторые размеры, превышение которых автоматически увеличивает допустимое давление несущей способности грунта.

Глубина основания фундамента ниже поверхности почвы: расстояние от нижней части фундамента до верхней части почвы. Это значение используется для определения допустимого увеличения несущей способности грунта и пассивного сопротивления грунта скольжению, но не используется ни в каких других расчетах в этом модуле.

Увеличения на основе глубины фундамента: Предоставляет метод автоматического увеличения базового допустимого несущего давления грунта на основе глубины фундамента ниже некоторой опорной глубины. Собирает следующие параметры:  

Допустимое увеличение давления на фут: указывает величину, на которую базовое допустимое опорное давление грунта может быть увеличено на каждый фут глубины ниже некоторой контрольной глубины.

Когда основание фундамента ниже: Указывает необходимую глубину, чтобы начать постепенное увеличение допустимого опорного давления грунта на основе глубины фундамента.

Пример: Предположим следующее: Базовое допустимое давление грунта на опору = 3 кгс. Основание фундамента находится на глубине 6 футов-0 дюймов ниже поверхности почвы. В геотехническом отчете указывается, что допустимо увеличение опорного давления на 0,15 тыс. футов на каждый фут глубины, когда основание находится глубже, чем на 4 фута ниже поверхности почвы. Поскольку вы указали, что если фундамент находится на 6 футов ниже поверхности почвы, модуль автоматически рассчитает скорректированное допустимое давление на грунт как 3 тыс.фут + (6 – 4 фута) * 0,15 тыс.фунт = 3,30 тыс.фунт.0003

Увеличения на основе размера фундамента: Предоставляет метод автоматического увеличения базового допустимого несущего давления грунта на основе размеров фундамента, превышающих какой-либо контрольный размер. Собирает следующие параметры:

Допустимое увеличение давления на фут: указывает величину, на которую базовое допустимое опорное давление грунта может быть увеличено на каждый фут длины или ширины, превышающей некоторый эталонный размер.

Когда максимальная длина или ширина больше: Указывает требуемый размер, чтобы начать поэтапное увеличение допустимого несущего давления грунта на основе размера фундамента.

Пример: Предположим следующее: Базовое допустимое давление грунта на опору = 3 кгс. Фундамент измеряет 12′-0″ x 6′-0″. В геотехническом отчете указывается, что допустимо увеличение опорного давления грунта на 0,15 тыс. футов на каждый фут, если наибольший размер фундамента в плане превышает 4 фута. Модуль автоматически рассчитает скорректированное допустимое давление на грунт как 3 тыс. футов + (12 футов — 4 фута) * 0,15 тыс. футов = 4,2 тыс. футов.

Примечание. Увеличение в зависимости от глубины фундамента и размеров в плане является кумулятивным.

Размеры основания

На этой вкладке вы вводите размеры основания и пьедестала.

Ширина, длина и толщина: определяет габаритные размеры основания.

Расположение нагрузки: определяет смещение от центра основания, в котором действует осевая нагрузка. Если двухосный анализ НЕ используется, то можно использовать только одно направление.

Размеры пьедестала: Если бетонный пьедестал опирается на фундамент, его размеры можно указать здесь. Размеры px и pz используются для определения мест на всех четырех сторонах, где рассчитывается односторонний сдвиг, двусторонний сдвиг и изгибающий момент. Если вы введете ненулевую высоту, вы можете выбрать, чтобы вес этой призмы был рассчитан и добавлен как статическая нагрузка. Любые приложенные нагрузки от вскрыши будут исключены из области, определяемой как размер основания вдоль осей xx и yy, независимо от заданной высоты призмы.

Примечание. Если пьедестал не определен, то центр фундамента будет рассматриваться как поверхность пьедестала при определении критических мест для проверки на сдвиг и изгиб.

Учитывать вес пьедестала при определении: этот параметр позволяет пользователю указать, следует ли учитывать собственный вес пьедестала при определении несущей — при проверках на скольжение, опрокидывание и подъем следует учитывать вес пьедестала.

Армирование фундамента

На этой вкладке можно указать армирование в каждом направлении фундамента.

Приложенные ВЕРТИКАЛЬНЫЕ нагрузки

На этой вкладке можно указать осевую нагрузку, приложенную к расположению пьедестала, и нагрузку от вскрыши, приложенную ко всему размеру фундамента в плане (за исключением области, обозначенной как пьедестал).

Введите нагрузки с положительным знаком для направления вниз.

Внимание! Этот модуль не допускает поднятия сетки на фундаменте. Если результат факторизованных осевых нагрузок (стационарная, динамическая, ветровая и т. д.) дает отрицательный знак нагрузки, модуль не будет пересчитывать и уведомит вас о том, какая комбинация нагрузок привела к чистому подъему.

Приложенные изгибающие нагрузки

На этой вкладке можно ввести приложенные моменты.

Приложенные сдвиговые нагрузки

На этой вкладке можно ввести приложенные поперечные силы. Эти нагрузки приложены в месте расположения пьедестала. Если указана высота пьедестала, сдвиг будет применяться на этой высоте и создаст момент на основании, равный поперечной нагрузке * (толщина основания + высота пьедестала).

Сочетания нагрузок — обслуживание

Это типичная вкладка сочетаний нагрузок, используемая в библиотеке проектирования конструкций. Вкладка «Комбинации услуг» используется для расчета давления на грунт, которое необходимо сравнить с допустимым давлением на грунт. «Увеличение грунта» — это коэффициент, который можно указать отдельно для каждой комбинации нагрузок и который применяется к допустимому давлению на грунт.

Сочетания нагрузок — с учетом фактора

Это типичная вкладка сочетаний нагрузок, используемая в Библиотеке проектирования конструкций для расчета прочности. Эти комбинации нагрузок используются для расчета моментов и сдвигов в фундаменте для определения напряжений и требуемой арматуры.

Примечание. Модуль «Общее основание» применяет факторизованные нагрузки к основанию и определяет другой эксцентриситет, чем тот, который был определен с использованием эксплуатационных нагрузок для проверки опорного давления грунта.

Вкладка «Результаты»

На этой вкладке представлена ​​сводка всех рассчитанных значений. Сообщаются коэффициенты напряжений, применяемые и допустимые значения, а также сочетания нагрузок для этих основных значений.

Вкладка «Давление грунта»

На этой вкладке приведены расчетные значения давления грунта на рабочую нагрузку для моментов и сдвигов, приложенных к указанной оси, для каждой комбинации нагрузок.

Вкладка «Устойчивость к опрокидыванию»

На этой вкладке представлены расчеты устойчивости фундамента к опрокидыванию и моменту сопротивления относительно каждой оси и для каждой комбинации нагрузок. Обратите внимание, что используемые здесь сочетания нагрузок генерируются внутренними силами, а НЕ из сочетаний эксплуатационных нагрузок, которые вы ввели для оценки несущего давления грунта.

Обратите внимание, что программа настроена на индивидуальный поиск сил опрокидывания и сопротивления. Например, возьмем ситуацию, когда основание подвергается равным и противоположным сдвигам на заданной высоте. Здравый смысл подсказывает, что эти силы компенсируют друг друга, и основание не испытывает от них чистого приложенного опрокидывающего момента. Но программа рассматривает одну из двух равных и противоположных сил как опрокидывающую силу, а другую — как противодействующую. Таким образом, для этих двух сил сообщается чистый опрокидывающий момент, но момент сопротивления ТАКЖЕ учитывает влияние противодействующей нагрузки, поэтому учет, используемый для определения коэффициента опрокидывания, является правильным.

Вкладка «Устойчивость к скольжению»

На этой вкладке представлены расчеты приложенной и сопротивляющейся устойчивости фундамента к скольжению в каждом направлении оси и для каждого сочетания нагрузок. Обратите внимание, что используемые здесь сочетания нагрузок генерируются внутренними силами, а НЕ из сочетаний эксплуатационных нагрузок, которые вы ввели для оценки несущего давления грунта.

Вкладка для изгиба основания

На этой вкладке представлены сводные данные о расчетном факторизованном моменте нагрузки на всех четырех краях периметра опоры для каждого сочетания нагрузок. Он указывает, вызывает ли указанное сочетание нагрузок растяжение верхней или нижней поверхности фундамента.

Примечание. В случаях, когда напряжение возникает в верхней части фундамента, проверка на изгиб будет основываться на предположении, что на верхней поверхности фундамента предусмотрен определенный арматурный мат. Пользователь должен просмотреть результаты и определить, действительно ли для каких-либо комбинаций нагрузок требуется армирующий верхний мат или можно ли усилить основание только нижним матом.

Вкладка «Сдвиг основания»

На этой вкладке представлены сводные данные расчетного сдвига с учетом факторов нагрузки на всех четырех краях периметра опоры для каждой комбинации нагрузок. Также рассчитывается двухсторонний или продавливающий сдвиг.

Вкладка «Эскиз»

Расчет приложенного давления на подшипник.

В то время как на хороших несущих грунтах умеренные надбавки и/или изменения уровня грунта мало повлияют на несущую способность грунтов, в плохих почвенных условиях или при значительных изменениях нагрузки они могут иметь значительный эффект. Таким образом, в общем случае чистое увеличение нагрузки, Н, определяется формулой

Следует отметить, что там, где уровень почвы был значительно снижен в результате крупной реконструкции участка или
при строительстве подвалов и т.п. следует учитывать влияние пучения, особенно в глинах или там, где есть давление артезианских грунтовых вод.

Почти всегда достаточно точно принимать вес нового фундамента и обратной засыпки равным весу перемещенного грунта, т. е. FB ~ SB. Таким образом, уравнения для чистого увеличения нагрузки и чистого увеличения давления на грунт упрощаются до:0396

т. е. чистое увеличение нагрузки на грунт равно нагрузке от надстройки, как упоминалось ранее.

В приведенных выше примерах фундаменты были нагружены в осевом направлении таким образом, что общее опорное давление определяется как

Хотя это наиболее распространенная ситуация, и очевидно, что это эффективный принцип проектирования для создания фундамента, который использует максимально доступное опорное давление на все его основание, во многих случаях это нецелесообразно и неравномерно. необходимо учитывать давление. Эта неравномерность обычно вызвана:

(1) Приложенная нагрузка надстройки P не находится в центре тяжести фундамента.
(2) Надстройка крепится к фундаменту таким образом, что моменты передаются на фундамент (например, фиксированные основания жестких качающихся рам).
(3) Приложение горизонтальных нагрузок.

(4) Изменения относительных нагрузок на комбинированные основания (например, основания, несущие две или более колонны).

Таким образом, в общем случае полное давление под основанием с малым неуравновешенным моментом равно

Момент MT рассчитывается путем получения моментов относительно центра тяжести на нижней стороне фундамента. В этих случаях обычно целесообразно учитывать полное опорное давление, которое позволяет уравновешивать эффект результирующей силы из-за эксцентричных нагрузок и/или приложенных моментов.

Как и в случае с простой балочной конструкцией, если

давление будет отрицательным, а растяжение, теоретически, будет развиваться. Однако для большинства фундаментов невозможно надежно развить растяжение, а давление фундамента либо сжимающее, либо нулевое.

Для простого прямоугольного фундамента

где eT — результирующий эксцентриситет фундамента.

Следовательно, если eT меньше L/6, фундамент будет полностью сжат . Это известно как правило средней трети, которое проиллюстрировано ранее.

Если eT больше L/6, создается треугольное распределение напряжения под частью основания и нулевое под остальной частью, а максимальное опорное давление рассчитывается с использованием теории укороченного основания, которое для прямоугольного основания составляет

(см. F рис. 10.17 (c) ).

Опять же, преимущества можно получить, если учесть общее давление на подшипник, используя таким образом нагрузки на фундамент, которые уменьшают опрокидывание и увеличивают эффективную длину диаграммы давления. Следует также учитывать расположение основания таким образом, чтобы вертикальные нагрузки P и F использовались для противодействия воздействию любого момента или горизонтальных нагрузок. В примере, показанном на рис. 10.17 , нагрузка P должна быть слева от центральной линии, чтобы формула для расчета полного эксцентриситета стала равной 9.0003 В идеале eT должен быть равен нулю или

. Хотя целесообразно сравнивать существующую нагрузку с

новой нагрузкой на грунт при проектировании фундаментов с осевой нагрузкой, в более общем случае, когда нагрузки являются внецентренными, необходимо учитывать допустимое опорное давление (чистое или полное) с приложенным давлением фундамента (чистым или полным), и рекомендуется во всех случаях сравнивать давления, а не нагрузки для обеспечения согласованности
и избежать путаницы.

Внецентренно нагруженные прямоугольные плитные или ленточные фундаменты обычно проектируются по правилу средней трети, если это применимо. Для других форм и условий применяется метод проб и ошибок. Выбирается базовый размер и полученные опорные давления сравниваются с допустимыми; размер базы корректируется в большую или меньшую сторону и расчеты повторяются до тех пор, пока максимальное опорное давление не станет близким к допустимому.