Расчет фундамента рекламного щита

Обновлено: 28.04.2024

Ниже представлена краткая методика инженерного расчета ветровой нагрузки, действующей на поверхность рекламного щита. Эта информация может быть полезна для проведения инженерных расчетов при проектировании рекламных конструкций.

Динамическое давление ветра на поверхность рекламного щита определяется по формуле:

g = 9.81 м/c 2 - ускорение свободного падения.

v = 30 м/с - скорость ветра, воздействующая на поверхность рекламного щита (для IV-го района на высоте 10 метров),

тогда, подставив числовые данные, получим: f = 56 кгс/м 2 .

Максимальная полная ветровая нагрузка на наветренную максимальную поверхность S рекламного щита:

c = 1.2 - аэродинамический коэффициент поверхности;

n = 1.5 - коэффициент учитывающий динамическую составляющую ветровой нагрузки.

тогда, подставив числовые данные, получим значение максимальной полной ветровой нагрузки для максимальной наветренной поверхности рекламного щита S = 4.5 м 2 , получим: W_max = 423 кгс.

Коэффициент запаса устойчивости рекламного щита

M₁ - момент, удерживающий рекламный щит равен весу фундамента + вес рекламного щита, умноженные на плечо удержания.

M₂ - момент, опрокидывющий рекламный щит:

H - высота рекламного щита от центра места приложения ветровой нагрузки до заделки в бетонном фундаменте.

НИОКР в машиностроении

Инновационное импортозамещение

г. Коломна, Московская область
Россия, 140400

Содержание

Наша группа инженеров
Услуги
Результаты
Инженерные расчёты онлайн
Информация для инженеров
Статьи

Услуги и опытная продукция

Опытно-конструкторские работы
Инженерные расчёты и моделирование
Экспертиза и анализ
Расчёт, конструирование и модернизация торцевых уплотнений, изготовление опытных образцов
Обход патентов конкурентов
Погодозависимая автоматика отопления и горячего водоснабжения
Микропроцессорные устройств мониторинга и диагностики

© Copyright Шепелёв А.В & Шепелёв В.А. | Информация настоящего сайта защищена Гражданским кодексом РФ, а также другими международными законами. Копирование и/или использование любой части информации с настоящего сайта без указания прямой ссылки на него и без согласия авторов не допускается. Информация, опубликованная на настоящем интернет-ресурсе, не является публичной офертой, предоставлена по принципу "как есть", без каких-либо гарантий. Уточнённые инженерные расчеты и консультации, а также опытно-конструкторские работы, выполняются на договорных условиях.

1. Расчет на ветровую нагрузку.
Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки над
поверхностью земли (формула 6 СНиП 2.01.07-85) при h = 5.0 м :
Wm = Wo x KC = 38 х 0.75 х 0.8 = 22.8 кг/м
где k = 0.75 м - коэффициент, учитывающий изменения ветрового давления
по высоте (см. п.6.5 СНиП 2.01.07-85)
с = 0.8 - аэродинамический коэффициент (см. п. 6.6 СНиП 2.01.07-85).
Расчетная нагрузка:
W = Wm x Yf = 22.8 х 1.4 = 31.92 кг/м
где Yf = 1.4 - коэффициент надёжности по ветровой нагрузке (см. п.6.11 СНиП 2.01.07-85)
2. Подбор сечения стоек.
Расчетная длина опоры L = Lо = 6.0 м
N = Ncp х Fгp. = 31.92 x 6.0 = 191.52 кг
где F = 2.0 x 3.0 = 6.0 мІ грузовая площадь.
Изгибающий момент:
М = N х L = 191.52 x 6.0 = 1149.12 кгм
Определим требуемый момент сопротивления:
Wx = M / Yc = 1149.12 x 100 / 1.1 x 2100 = 49.75 смі по сортаменту подбираем [10 - Wx = 34.8смі]
(2 стойки [10)
где Yc = 1.1 (табл. 6* СНиП II-23-81*)
R = M / cWx =1149.12 x 100 / 1.1 x 69.6 х 2 = 750.47 кг/смІ / 6 = 125.07 кг/смІ ∠R = 2100кг/смІ
Условие выполняется.

Ширина щита = 3м;
Высота щита = 2м;
Высота стоек = 6м;
Принимается ширина бетонной подушки С = 1,0 м.
Эффективная площадь рекламной установки
Fэф = А х В = 3,0 х 2,0 = 6,0 м2.
Расчетная нагрузка на щит от ветра (п. Орловский, на высоте до 10м)
Qв = f x p x Fэф = 3 х 38,0 х 6,0 = 684 кг.
Изгибающий момент в заделке стоек в бетонную подушку:
Миз = Qв х (Н - В/2 - а) = 684 х (6,0 - 1 - а) = 684 х (5 - а) кгм.
Если пренебречь величиной “а”, то
Миз = 684 х 5 = 3420 кгм.
Расчетные напряжения изгиба:
Sиз = Миз / Wиз , кг/см2 ,
где: Sиз - напряжение изгиба;
Миз - максимальный изгибающий момент;
Wиз - момент сопротивления изгибу.
Задаёмся вместо расчетных напряжений допускаемыми, определяем потребный момент сопротивления изгибу для стойки:
Sдоп = 0,6 х Sв = 0,6 х 4000 = 2400 кг/см2 .
Таким образом:
Wиз = Миз / Sдоп = 342000 / 2400 = 142,5 см3 (на две стойки).
Определяем необходимые поперечные размеры стойки. Швеллер №16У по ГОСТ 8240-97 имеет Wиз = 93,4 см3, следовательно 2 швеллера №16У будут иметь
Wиз = 186,8 см3, т.е. с запасом по прочности можно принять 2 швеллера №16У.
Определяем вес бетонной подушки:
Qв х (Н - В/2) = G х С/2
684 х (6,0 - 1) = G х 0,5
откуда
G = 684 х 5 / 0,5 = 6840 кг
Удельный вес бетона Y = 0,0022 кг/см3, получаем следующее равенство:
V x Y = G или (a x b x c) x Y = G
100 x 0,0022 х (а х b) = 6840 кг
(а х b) = 31090 см2
Приняв b = 250 см, определяем толщину бетонной подушки:
а = 31090 / 250 = 125 см.
Проверка на вырыв из бетонной подушки:
Получаем усилия, которыми стойки действуют на бетонную подушку:
R1 = -R2 = Миз / (2 х 83,3) = -342000 / (2 х 83,3) = 2052 кг
Получаем дополнительные усилия вырыва трубы из бетонной подушки:
Рдоп = Fср х Sср
Sср = 4 кг/см2 - допустимое напряжение среза бетона.
Fср = 125 х 125 х 0,5 х 2 + 16,0 х 176,8 = 15625 + 2828,8 = 18453,8 см2.
Рдоп = 18453,8 х 4 = 73815,2 кг.
Таким образом условие прочности по вырыву трубы из плиты выполняется,
т.е. R1 < Рдоп или 2052 кг < 73812,2 кг .
Значит толщина бетонной подушки а = 99,5 см вполне достаточна.
Проектные решения:
Для стоек щита А х В = 3,0 х 2,0 м, установленного на высоту
Н = 6,0 м необходимо выбрать 2 швеллера №16У по ГОСТ8240-97.
Бетонная подушка должна иметь следующие размеры:
a x b x c = 125 х 250 х 100 (см).

Нужна пока экспертная оценка размеров фундамента.
Дано: достаточно высокая и массивная рекламная конструкция (вес около 10 тонн, опрокидывающий момент от ветра около 50 т*м). Про грунт точных данных нет, но на глубине 3-5 м не самая прочная пластичная глина, выше песок.
Каких размеров фундамент нужен, чтобы не упало? Как вообще считать? Будь скала, было бы всё предельно ясно - при опрокидывании будет вращение вокруг угла фундамента. Но на грунте я не знаю, где будет ось вращения и даже не знаю, как её определить Разве что довериться программам.

Всем спасибо. Ситуация немного прояснилась. Получается при весе в 10 тонн и моменте 50 тм, у меня эксцентриситет получается 5 метров. И даже в самом мягком случае с допущением отрыва в 1/4, фундамент нужен не менее 20х20. А если без отрыва, то 30х30.
Хотя нет. Нужно же добавить ещё собственный вес фундамента. Например, хочу 10х10. тогда сам фундамент должен весить не менее 10 тонн. Ну, это нормально, он при толщине 0,5 метра весит более 100 тонн. А если возьму 5х5, то масса нужна 40 тонн, что достигается толщиной в 1 метр.

Если есть глина и большие моменты - напрашивается свайный фундамент.
Второе - я чёт думаю, должно как-то учитываться, что подобные опрокидывающие усилия будут возникать очень и очень эпизодично. Смысл идеи на правах ИМХО - мегаусилие от ветра будет может несколько секунд раз в год/несколько лет, поэтому грунты могут и не успеть осесть от подобной нагрузки. Думаю, это должно учитываться как какой-нибудь повышающий коэффициент для грунтов или понижающий - для нагрузок, учитывающий кратковременность нагрузки.
P.S. Либо чисто конструктивно, если ветер, высокая конструкция и большая парусность - решать растяжками и якорными фундаментами.

Была мысль, но свайные подрядчик не хочет. У него оборудования нет. Говорит, лучше зальёт бетона побольше.

Тогда можно решать не массой, а формой, например, крестообразный фундамент или "звезда" - развить опорное плечо. Выкатишь ему фундамент 20х20 - даже его "бетона побольше" может дрогнуть. Ну и на предмет вантовых оттяжек пробить Заказчика.

На улице, продуваемой напрямую с Амура, стоял перед выборами уверенный в себе кандидат. Ну, до первого ветра стоял:

Что характерно, ни одна сволочь не помогла кандидату подняться. Можно оценить размеры фундамента, III ветровой, тип местности A, ветер был далеко не ураганный.

Изготовлению рекламной конструкции предшествует её проектирование с целью разработки технической документации, рабочих чертежей, а также инструкции по сборке и монтажу. На этом этапе выполняются инженерные расчёты рекламной конструкции и её элементов с учётом СНИП 2.01.07-85 (СП 20.13330.2016) для обеспечения устойчивости, прочности и безопасности в эксплуатации. Методика расчёта позволяет на основе ветровых нагрузок определить действующие силы, моменты и рабочие напряжения с целью обоснованного выбора диаметра несущих болтов [в зависимости от их класса прочности], момента затяжки, размеров опорной площади стальной плиты и запаса по смятию бетонного фундамента и грунта под ним. Стойкой рекламного щита является стальная труба по ГОСТ 8732-78 с наружным диаметром D и толщиной s. Основанием служит бетонная плита (фундамент) с заданными размерами к которой прикреплена стойка с помощью стальных болтов ГОСТ 24379.1. Предполагается, что центр тяжести рекламной конструкции не всегда совпадает с центром действия силы от давления ветра, что необходимо учитывать в исходных данных. В расчёте принимается, что размер X_ф равен половине длины бетонной плиты l_ф.

Калькулятор позволяет вычислить:

оценочную ветровую нагрузку, действующую на рекламную конструкцию с учётом частоты её собственных колебаний:
нормативное значение ветровой нагрузки и её пульсационную составляющую;
расчётную ветровую нагрузку;
динамическую скорость ветра;
эквивалентное напряжение в основании стойки от изгибающих и крутящих моментов;
запас по устойчивости конструкции от действующих нагрузок;
усилие и напряжения, действующие в наиболее нагруженном фундаментном болте;
необходимый и максимально допустимый момент затяжки болтов;*
максимальные напряжения смятия фундамента стальной плитой и смятия грунта под бетонной плитой.*

Примечание.

Проведение инженерного расчета рекламной конструкции с другими характеристиками возможно на договорных условиях.

Читайте также: