Расчет фундамента под мачту на опрокидывание и сдвиг

Какой расчет необходим для основания дома?

Исходя из прямого назначения, которое состоит в равномерной передаче нагрузки сооружения на грунт, необходимо выполнить расчет ширины его опорной части и ее прочность.

Для этого необходимо определить вес сооружения, включая и собственный вес основания.

В расчет на прочность фундамента должны войти и снеговые нагрузки, передающиеся на него от кровли в зимнее время, и вес всего, что будет смонтировано и внесено внутрь помещения (отопительная система, водоснабжение, канализация, мебель и т. п.).

Ветровые нагрузки на невысокое здание в расчет фундамента на прочность не включают. Эти нагрузки учитывают, когда выполняют расчет на прочность такого элемента кровли, как мауэрлат, с помощью которого через стены они передаются на основание дома.

На рис. 1 показаны варианты возможных поворотов и смещений фундамента: а) осадка с поворотом, б) осадка с поворотом и смещением, в) сдвиг по подошве.

Рис. 2. Неправильный расчет прочности фундамента может привести к опрокидыванию всего сооружения.

Определение противодействующего момента

Как видно на рис. 4, расстояние от силы F_U до точки О (проекция опорного ребра) равно а. Следовательно, условие устойчивости основания ветрового генератора будет:

где k >1- коэффициент надежности.

Расчет оснований

Основополагающим в расчетах является условие, что несущая способность грунтов вычисляется вместе со всеми элементами сооружения.

Последствия сдвига фундамента

Проверке подвергаются такие вероятные потери устойчивости:

сдвиг грунтов основания вместе с фундаментом;
плоский сдвиг сооружения по соприкосновению: подошва сооружения – поверхность грунта;
смещение фундамента по какой-либо из его осей.

Помимо нагрузок и других сил, действующих на конструкции, устойчивость здания зависит от глубины заложения, формы, размера подошвы фундамента.

Применение метода предельных состояний

Упомянутыми СП и СНиП устанавливаются следующие предельные состояния оснований:

по несущей способности;
по деформациям.

Деформация фундамента здания из-за смещения

По несущей способности входят состояния, при которых основание и сооружение не соответствуют эксплуатационным нормам. Это может быть лишение ими устойчивого положения, обрушение, разного рода колебания, избыточные деформации, как пример: оседание.

Вторая группа объединяет состояния, которые затрудняют эксплуатацию конструкций или снижают ее срок. Здесь могут иметь место опасные смещения – осадка, крен, прогибы, появление трещин и т. п. Расчет по деформациям выполняется всегда.

Основания рассчитываются по первой группе в таких ситуациях:

Расчет нагрузок

Проектированием учитываются все виды нагрузок, возникающих на этапах строительства и эксплуатации зданий и сооружений. Порядок их нормативных и расчетных значений установлен в СП 20.13330.2011, обновленной версии СНиП 2.01.07-85.

Нагрузки классифицируются по длительности воздействия, и бывают постоянными или временными.

В постоянные нагрузки входят:

вес элементов и конструкций зданий;
вес насыпных грунтов;
гидростатическое давление грунтовых вод;
предварительно напряженные усилия, например: в железобетоне.

Диапазон временных нагрузок более широк. Можно сказать, что к ним относятся все остальные, не вошедшие в постоянные.

По составу нагрузок различаются:

основные сочетания, куда входят постоянные, длительные и кратковременные нагрузки:

особые сочетания, где помимо основных действует одна из особых нагрузок:

Содержание

Расчет фундамента
- Расчет бетона
- Расчет арматуры
Рассчитать фундамент под дом
- Факторы выбора типа основания
- Виды фундаментов для дома

Рассчитать фундамент под дом

Факторы выбора типа основания

Провести анализ грунта и узнать уровень грунтовых вод, вам помогут наши статьи в разделе «Фундаменты, грунты, основания». Рассчитать нагрузки и остальные важные параметры, согласно СНИП, вы сможете с помощью соответствующих калькуляторов нашего проекта KALK.PRO.

Температура – объединяет два предыдущих фактора в единое целое. Она является последним решающим фактором, который может повлиять на выбор основания.

В случае, если УГВ находится выше отметки промерзания, то начинают действовать силы пучения. Вода, содержащаяся в грунте, замерзает и превращается в лед, тем самым увеличивая свой объем.

Кстати! Будет интересно узнать: Устройство фундамента ТИСЭ своими руками

Мощь этого процесса нельзя недооценивать, силы с которой они могут давить на фундамент составляют десятки тонн на квадратный метр. Такое внушительное воздействие с легкостью деформирует любую конструкцию и приведет ее в движение.

Поэтому очень важно знать нормативную глубину, на которую ежегодно промерзает грунт. Закладывая фундамент ниже этого уровня, вы оберегаете его от этих разрушительных сил, но одновременно с этим пропорционально возрастает стоимость основания.

Виды фундаментов для дома

Ленточный фундамент

При крайне проблематичных почвах, когда ленту приходится очень сильно заглублять на 2 м и более, целесообразность использования данного вида основания пропадает и следует рассмотреть другие варианты.

У нас вы можете выполнить расчет фундаментов мелкого заложения и глубокого. Для того чтобы определить, какой тип вам подходит воспользуйтесь нашим калькулятором глубины заложения фундамента.

Монолитная плита

Столбчатый фундамент

Свайный фундамент

Существует три основных вида свайных фундаментов:

На винтовых сваях;
На буронабивных сваях;
На забивных сваях.

Каждый из них имеет свои плюсы и минусы, но наиболее распространенным является первый тип, так как сочетает в себе низкую стоимость и отвечает всем стандартам частного строительства.

Расчет веса дома

Прежде чем приступить к расчетам, нужно узнать ряд параметров.

Так, для метра квадратного стен дома:

каркасного, утепленного минеральной ватой, вес удельный составляет от 30 до 50 килограммов на метр квадратный;
бревенчатого – 70-100;
кирпичного (толщина до 15 см) – от 200 до 270;
железобетонного (15 см) – 300-350.

чердачных с деревянными балками и утеплителем плотностью 200 кг на метр кубический – 70-100;
цокольных деревянных (при тех же параметрах теплоизоляции) – 100-150;
железобетонных – 500.

из жести – от 20 до 30 килограммов на метр квадратный;
рубероида – 30-50;
шифера – 40-50;
черепицы керамической – 60-80.

Как показывает практика, правильнее всего учитывать максимальные значения, приведенные выше – это позволит обеспечить фундаменту наибольший запас прочности.

Примем, что будущий дом (5 на 8 метров) имеет только один этаж, а стены по высоте достигают 300 см. Общая их длина с учетом внутренней перегородки составит 31 метр. Площадь же – 93 м 2 . Соответственно, вес стен – 25,1 тонны.

Совокупный размер перекрытий (их два – цокольное и чердачное) – 80 м 2 . Масса – 8 тонн.

Кровля для такого стандартного дома (с учетом всех скатов) будет иметь размер 96 метров квадратных и вес 2,88 тысячи килограммов.

Результат

Наконец, остается определить опорную площадь для вашего дома. Делается это просто – умножается длина стен фундамента на их ширину. В нашем случае выходит – 15,5 тысячи квадратных сантиметров.

Складываем массу всех конструкций:

стены – 25,1 тонны;
перекрытия – 8;
кровля – 2,88;
фундамент – 74,4.

Получается, что весь особняк у нас весит – 110,38 тонны. Этот результат нужно разделить на вышеупомянутую опорную площадь – 15500 см 2 . У нас выйдет, что на один квадратный сантиметр давит 7,12 килограмма.

Остается только свериться с нормами сопротивления грунтов:

крупный песок – от 3,5 до 4,5 килограммов на см 2 ;
средний песок – 2,5-3,5;
мелкий – 2,5-3;
глина твердая – 3-6;
пластичная – 1-3;
каменистые грунты, галька или щебень – 5-6.

Как видно, особняк вышел слишком тяжелый. В этом случае увеличиваем площадь фундамента за счет толщины стен.

Плюсы и минусы конструкции

К основным достоинствам можно отнести невысокую стоимость, которая обеспечивается за счет:

К недостаткам можно отнести достаточно непредсказуемое поведение столбов при нарушении технологии возведения и ошибок на стадии проектирования. Еще одним минусом стала ограниченная область применения из-за невысокой несущей способности.

Кстати! Будет интересно узнать: СО -2003 Методические указания по организации и проведению наблюдений за осадкой фундаментов и деформациями зданий и сооружений строящихся и эксплуатируемых тепловых электростанций

Подготовка к расчету
На стадии предварительной подготовки необходимо выяснить все исходные данные для расчета:

размеры здания в плане;
несущая способность основания (грунта);
нагрузка на фундамент от собственного веса и вышележащих конструкций.

Порядок расчета

В первую очередь определяют минимальную площадь основания для всех столбов в сумме. Расчет проводят по формуле:

где Р — общий вес конструкций дома, найденный на этапе подготовки в килограммах;

Rо — расчетное сопротивление несущего слоя грунта (на который опирается фундамент) в килограммах на квадратный сантиметр.

Значение расчетного сопротивления можно свести в одну таблицу:

Важно! Строить на насыпном грунте крайне не рекомендуется. При нахождении его в геологии участка чаще всего выполняют полную замену на крупный или средний песок.

Расчеты грибовидного фундамента на сжатие, выдергивание и опрокидывание

Расчетный файл в формате *.xlsx.

Сам расчетный файл в формате *.xlsx можно скачать по ссылке:

Последнее обновление 16.05.2019 г.

В файле 3 листа:

В расчетном файле красным шрифтом в разделе «Исходные данные» выделены те цифры, которые Вам необходимо заменить на свои. Так же необходимо выбрать тип грунта и другие параметры из выпадающих списков. Всё остальное вычисляется автоматически.

Правильность расчетов проверена на собственном опыте.

При создании файла использовалась программа Microsoft Exel 2013. Более ранние версии могут открыть файл некорректно (не проверял).

Виды столбчатого фундамента

Различные способы обустройства столбчатого фундамента

Материалы для возведения фундамента

Для фундаментных оснований могут быть использованы следующие материалы:

железобетон;
бутобетон;
блоки;
кирпич;
натуральный камень;
дерево;
трубы: асбестовые или пластиковые.

Первым этапом обустройства фундамента является разметка

Глубина заложения фундамента

Глубина заложения столбчатого фундамента определяется его конструкцией, технологическими параметрами строения и геологическими характеристиками грунта в пятне застройки.

Полезный совет! На песчаной почве, в которой грунтовые воды находятся на уровне ниже 1 метра, – столбчатый фундамент с плитной конструкцией может выдержать кирпичный коттедж.

По глубине заложения столбчатые основания делятся на три основных типа:

Схема обустройства столбчатого фундамента с глубиной заложения 1500 мм

Стоимость работ по устройству столбчатого фундамента

Расчет стоимости большинства видов столбчатого фундамента возможно сделать самостоятельно с помощью специальных онлайн-калькуляторов или программ. Многие из них достаточно легко находятся в интернете, бесплатны и обладают интуитивно понятным интерфейсом.

Определение типа фундамента для дома

Чтобы правильно выполнить расчет фундамента, нужно учесть такие параметры:

тип почвы;
глубину залегания подземных вод;
толщину промерзания грунта;
вес в зависимости от того, сколько было использовано материалов (газобетона, дерева, железобетонных конструкций).

Для определения несущей способности почвы, нужно знать ее тип, степень плотности и увлажненности.

Методы

В домашних условиях надо выявить показатели несущей способности грунта при помощи колышка.

Если он входит в грунт только при помощи лома, перед застройщиком почва с высоким показателем несущей способности, если почва снимается легко без инструмента вручную, перед застройщиком – рыхлый массив с низкими показателями несущей способности.

Блочный фундамент для дома

Чтобы определить влажность почвы, достаточно растереть ее комок в руке. Если соотношение влаги к сухим компонентам высокое, то она скатается, если низкое, то она рассыплется.

Если объема влаги в грунтовом массиве слишком много, то зимой на фундамент будут воздействовать силы пучения.

Пластичность грунта определяется на глаз: если его комки остаются на лопате, значит он пластичный. Показатели его несущей способности низкие, и он склонен к усадке.

Чтобы осуществить сбор нагрузок на фундамент, нужно посчитать, сколько весит дом, то есть суммировать массу всех использованных материалов.

Кстати! Будет интересно узнать: Виды фундаментов применяемые в строительстве

Для этого необходимо учесть такие параметры:

Общий вес, а также объем конструкции (масса материалов).
Нагрузку от эксплуатации (количество жильцов, мебель).
Атмосферные нагрузки (осадки, ветер).

§ 39. Расчет фундаментов на устойчивость против опрокидывания и сдвига

Рис. 7.7. Схема к расчету фундамента на устойчивость против опрокидывания

Опрокидывающие силы следует принимать с коэффициентом надежности по нагрузке, большим единицы.

Удерживающие силы следует принимать с коэффициентом надежности по нагрузке для постоянных нагрузок Уf где µ — коэффициент трения фундамента по грунту.

Сдвигающие силы следует принимать с коэффициентом надежности по нагрузке, большим единицы, а удерживающие силы — с коэффициентом надежности по нагрузке, указанным в экспликации к формуле (7.5).

В качестве удерживающей горизонтальной силы, создаваемой грунтом, допускается принимать силу, значение которой не превышает активного давления грунта.

Силы трения в основании следует определять по минимальным значениям коэффициентов трения подошвы фундамента по грунту.

При расчете фундаментов на сдвиг принимают следующие значения коэффициентов трения µ кладки по грунту:

Сдвиг фундаментов по подошве и расчет на опрокидывание.

Эти виды деформации могут произойти при действии горизонтальных нагрузок.

При недопустимости отрыва части подошвы от основания, когда равнодействующая проходит внутри ядра сечения подошвы фундамента, опрокидывание невозможно, поэтому проверку на опрокидывание не проводят.

Устойчивость фундамента на сдвиг по подошве рассчитывается по 1-ой группе предельных состояний. Такой сдвиг называется плоским сдвигом фундамента.

где F – расчетная сила, передаваемого на основание от основного и особого сочетания нагрузок;

— коэффициент условий работы, зависящий от вида грунта_; = 0,8 — 1;

F_u – сила предельного сопротивления основания;

– коэффициент надежности в зависимости от класса сооружения; = 1,1 -1,2.

где – вертикальная составляющая внешней нагрузки, кН;

– вес фундамента и грунта на его уступах;

f – коэффициент трения кладки фундамента по грунту основания.

Расчет фундаментов производят в зависимости от расчетной схемы, исходя из следующих условий:

— осадки здания или сооружения (в том числе разность между осадками отдельных их частей) не должны превосходить предельно допустимых величин, для чего фундаменты рассчитывают по деформациям грунта основания;

— напряжения в грунтах основания не должны превосходить расчетного сопротивления грунта основания, исходя из чего определяют размеры площади подошвы фундамента;

— напряжения в материале фундамента не должны вызывать его повреждения, для чего проводят расчет прочности материалов фундамента;

Основные принципы проектирования оснований и фундаментов:

— проектирование оснований сооружений по предельным состояниям;

— учет совместной работы системы: основание – фундамент — несущие конструкции сооружения;

— комплексный учет факторов при выборе типа фундаментов и оценке работы грунтов основания в результате совместного рассмотрения:

1) инженерно – геологических условий площади строительства;

2) особенностей сооружений и чувствительности его несущих конструкций к развитию неравномерных осадок;

3) метода выполнения работ по устройству фундаментов и подземной части сооружения.

Новые эффективные виды фундаментов мелкого заложения.

Рисунок 1.26. Фундамент в вытрамбованном котловане

Рисунок 1.27. Фундамент в вытрамбованном котловане с уширенным основанием

Рисунок 1.28. Буробетонный фундамент :1 – колонна; 2 – арматурный каркас; 3 — фундамент

Рисунок 1.29. Щелевой фундамент: 1 – стакан; 2 – подколонник; 3 – плитная часть; 4- бетонные пластины

Рисунок 1.30. Фундамент с анкерами: 1- фундамент; 2 – арматурный каркас; 3 — анкер

Рисунок 1.31.Фундаменты с пустотообразователями 1 – фундамент; 2 – пустообразователи

Рисунок 1.32. Фундамент с наклонной подошвой для зданий с железобетонными рамами

Рисунок 1.33. Узел опирания рамы и панели на фундамент с наклонной подошвой

Рисунок 1.34. Фундамент на промежуточной подготовке: 1-эпюра контактных давлений; 2- рыхлый песок; 3- бетон; 4- фундамент