Расчет крена плитного фундамента

Обновлено: 13.05.2024

Фундаменты бывают разные: ленточные, столбчатые, свайные, сплошная плита, а иногда фундамента вообще нет. Разобраться в этом разнообразии фундаментов и в тонкостях их расчета поможет данный раздел.

Монолитная плита по фундаменту

Расчет монолитной плиты, опертой по контуру - отдельная большая тема. Причина тому - плоское напряженное состояние плиты-пластины, для которой простые формулы теории сопротивления материалов, описывающие линейное напряженное состояние, не применимы. Тут следует использовать методы теории упругости. Существует несколько методик расчета пластин и при этом ни одна из них не является точной, все приближенные.

А когда плита будет иметь дополнительные опоры, например, колонну посредине или внутренние стены, то расчет такой плиты еще более усложняется, так как к вышеперечисленным прелестям добавляется статическая неопределимость системы. А кроме того, наличие большого количества опор требует учета влияния возможной просадки одной из опор.

План фундаментной плиты, сбор нагрузок на плиту

Расчет сплошного фундамента, представляющего собой монолитную железобетонную плиту, если верить современным нормативным строительным документам, занятие довольно сложное и без компьютеров и современного программного обеспечения трудно реализуемое. Большинство сайтов, висящих в топе по запросу: "расчет фундаментной плиты", размещают несложные таблички, позволяющие определить расход материалов на фундаментную плиту в зависимости от ее размеров, а за расчетом по прочности фундаментной плиты советуют обращаться к специалистам.

Между тем древние цивилизации, создавшие величайшие культуры, и в частности памятники архитектуры, много тысяч лет назад, как-то обходились не только без компьютеров и программ, но даже и без бетона, тем более железобетона. И хотя я нисколько не хочу умалить важность нормативных документов, которыми действительно нужно пользоваться при расчете разного рода фундаментов, тем не менее хочу привести пример упрощенного расчета фундамента - монолитной ж/б плиты, так сказать для ознакомления.

Расчет осадки основания. Общие положения

Проектирование основания следует выполнять на основе существующих нормативных документов в частности СНиП 2.02.01-83* "Основания зданий и сооружений" или СП 50-101-2004 "Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений". Ниже мы рассмотрим, на основании каких положений можно определить осадку основания.

Подбор арматуры для фундаментной плиты

Подбор арматуры для сечения 3-3

В результате приведенных выше выкладок, предположений и допущений мы получили достаточно простую конструкцию, расчет которой много времени не занимает даже в том случае, если в наличии есть только счеты (если вы не знаете что это такое, то поспрашивайте у пенсионеров-бухгалтеров).

Определение сечения арматуры

Расчет будем производить для одного метра ширины плиты, просто потому, что так проще. Для начала определим значение моментов на опорах (под стенами) и в пролете. С учетом особенностей консольных балок и влияния ширины опор мы на всякий случай примем при определении моментов длину консолей k₃ = 1.8 м и пролет l₃ = 6.2 м. А значение опорной реакции А уменьшим на 1293.2·0.2 = 258.64 кг. Тогда опорная реакция А составит А₃ = 6000 - 258.64 ≈ 5740 кг. При q_3c = 1293.2 кг/м

Расчетные схемы для свай

По способу взаимодействия с грунтом в современном строительстве принято различать два основных вида свай: висячие сваи и сваи-стойки. Впрочем данная статья посвящена не рассмотрению видов свай, а расчетным схемам, используемым при расчетах как свай-стоек, так и висячих свай.

При расчетах по материалу свай (при определении гибкости свай) и сваи-стойки и висячие сваи рассматриваются, как сжатые элементы с жестким защемлением на конце .

С той только разницей, что сваи-стойки как правило рассматриваются, как стержни, как минимум жестко защемленные в месте опирания на скальные или малосжимаемые грунты (как правило сваи-стойки должны заглубляться в скальный грунт на 0.5 и более метров), в то время как висячие сваи могут иметь расчетную длину больше, чем глубина заложения сваи. Тем не менее расчетная длина как сваи-стойки, так и висячей сваи может быть и меньше общей длины сваи.

Расчетные схемы для монолитной фундаментной плиты

Продолжим расчет монолитной фундаментной плиты. Ниже представлен примерный план дома, для которого данная плита планируется.

Рисунок 345.1. Примерный план 1 этажа для расчета фундаментной плиты.

При расчете множества строительных конструкций как правило нагрузки на конструкцию известны и расчет начинается с определения опорных реакций. Хитрость расчета нашей конструкции - монолитной фундаментной плиты состоит в том, что для упрощения расчетов может приниматься такая расчетная схема, при которой изначально известны опорные реакции (нагрузки от стен), а значение равномерно распределенной нагрузки (а это и есть давление на грунт) как раз и предстоит вычислить.

Расчет двухпролетной балки с консолями

Двухпролетные балки являются статически неопределимыми конструкциями, хоть с консолями, хоть без. Рассчитываются такие балки с использованием метода сил или метода опорных моментов. Ничего особенно сложного в таких расчетах нет, тем не менее, если пролеты у балки одинаковые, то далеко не всегда есть желание проходить всю процедуру расчетов с учетом того, что для бесконсольных двухпролетных балок с равными пролетами все основные данные для расчета уже давно определены и ничего считать особенно не надо. К тому иногда длина консолей изначально не задается и если стоит задача подобрать соответствующую длину для консолей, то производить каждый раз соответствующие расчеты желание пропадает и вовсе.

В таких случаях можно воспользоваться таким полезным принципом, как принцип суперпозиции, смысл которого в том, что если на какую-либо конструкцию действует несколько нагрузок, то рассчитывать конструкцию на совместное действие нагрузок вовсе не обязательно. Можно рассчитать конструкцию на действие каждой отдельно взятой нагрузки, а затем полученные результаты сложить.

Определение ширины ленточного фундамента

Определение ширины подошвы ленточного фундамента, много времени не занимает, если нагрузки на основание от стен и расчетные характеристики основания уже известны. Например, планируется такой себе домик на пару этажей со стенами из газосиликатных блоков. Для такого дома предполагался фундамент - монолитная плита. Однако расчеты показали, что одни только материалы для такой плиты будут стоить немало. А потому возникает стойкое желание узнать не будет ли ленточный фундамент дешевле по деньгам пусть даже и в ущерб надежности?

Предварительный план дома, использовавшийся при сборе нагрузок на основание при расчете фундаментной плиты, выглядел так:

Основные положения, принимаемые при расчете фундаментной плиты

Полученных данных вроде бы достаточно для расчета сплошного фундамента - монолитной железобетонной плиты, но тут возникает первая заминка. Дело в том, что на фундаментную плиту опираются по контуру наружные стены, а кроме того и внутренние стены, при этом соотношение сторон около 8/6 = 1.33, что значительно меньше 3, значит плиту следовало бы рассматривать как двухпролетную пластину с шарнирным опиранием по контуру.

Происхождение и характеристики грунтов

Сейчас не только под небольшие дома, но и под гаражи и даже сараи принято делать фундамент. Но вот каким этот фундамент должен быть, что такое основание и при чем здесь грунты, догадываются далеко не все.

Тема эта действительно очень большая и сложная, если пытаться решить вопрос устройства фундамента с чисто теоретической точки зрения. Однако далеко не всегда в этом есть необходимость, ведь строили же наши предки себе и богам жилье, слыхом не слыхав о теории сопротивления материалов вообще и о дисциплине - основания и фундаменты в частности. Да и древние греки, сделавшие фундамент обязательной частью сооружения и даже элементом классического дизайна, тайными знаниями сопромата не обладали, просто пользовались накопленным опытом и умели анализировать ошибки, потому некоторые из их построек стоят и по сей день.

Тем не менее иногда вникать в теорию расчета фундаментов все-таки надо и начинать это вникание следует с самого начала, т.е. с грунтов. Что же такое грунты?

Расчет осадки монолитной фундаментной плиты

Расчет фундаментов и в частности осадки основания, возникающей при строительстве дома - занятие в принципе не сложное, когда известны характеристики ниже залегающих грунтов, уровень грунтовых вод и прочие данные. Но дело в том, что при строительстве одно - двухэтажного дома, так сказать для себя, геологоразведка, позволяющая узнать вышеуказанные характеристики - явление достаточно редкое.

Как правило люди в таких случаях делают фундамент на глаз, не сильно углубляясь в расчеты. Да и зачем заказывать инженерно-геологические изыскания, если почти все вокруг закладывают фундамент на глаз? Между тем стоимость бурения нескольких скважин на будущем участке строительства и анализ залегающих грунтов стоят не так уж и дорого по сравнению с общей стоимостью дома - 300-1500$ (в зависимости от размеров будущего дома, количества скважин и других факторов). К тому же знание геологии участка позволит принять наиболее оптимальный тип фундамента, что может дать значительно большую экономию.

Расчет висячих свай по 1 группе предельных состояний, общие требования

Конечно же при расчете любого вида свай, хоть деревянных, хоть стальных, хоть железобетонных, хоть забивных, хоть виброопускных и т.п. следует руководствоваться действующими нормативными документами, в частности СНиП 2.02.03-85 "Свайные фундаменты". Требования по проектированию свай, изложенные в нормативных документах, достаточно подробны и обширны.

Вот только в малоэтажном частном строительстве, которому и посвящен данный сайт, используется очень ограниченное количество видов свай (в основном буровые и винтовые висячие сваи), да и нагрузки на такие сваи по большей части сводятся к вертикальным (если пренебречь расчетами на действие ветровой нагрузки ну и еще кое-какими случаями).

В связи с этим человеку, впервые в жизни столкнувшемуся с подобными расчетами, бывает довольно трудно пробраться сквозь лабиринт нормативных требований, к тому же изложенных достаточно сухим аркадемическим языком, выискивая в нем немногочисленные пункты, посвященные расчету выбранного вида свай. А потом пытаться эти пункты понять. Тогда хочется хотя бы примерно рассчитать свайный фундамент, пусть и с повышенным запасом прочности.

Армирование ленточного фундамента

Ленточные монолитные фундаменты обычно делаются под сплошные стены и в этом случае армирование фундамента по расчету вроде бы и не требуется.

Лента такого фундамента с точки зрения строительной механики представляет собой балку на упругом основании - грунте, и к этой балке приложена равномерно распределенная нагрузка - сплошные стены. А потому такая балка рассматривается как абсолютно жесткая и в дополнительном усилении арматурой не нуждается.

К тому же строили как-то наши предки дома без арматуры, а иногда и вообще без фундамента и ничего, некоторые из этих построек стоят и до сих пор.

Однако все не так просто, как может показаться на первый взгляд, по ряду причин:

Когда делается фундаментная плита

В последнее время при строительстве частных домов с малым количеством этажей в качестве фундамента все чаще люди собираются сделать монолитную железобетонную плиту. И хотя фундамент из такой плиты по цене обходится гораздо дороже ленточного или любого другого фундамента, тем не менее иногда делать такой фундамент имеет смысл

Виды фундаментов

Как правило при строительстве небольшого дома высотой в 1-3 этажа делается ленточный фундамент, причем и ширина и глубина заложения определяются на глаз. На этом вопрос: как правильно сделать фундамент? - закрывается.

Лично я ничего не имею против такого подхода к проблеме устройства фундамента - тысячи лет наши предки строили себе жилье и даже не всегда делали фундамент, и ничего, как-то выжили (точнее продлили род вплоть до нашего поколения) и даже оставили после себя не только малопонятные сказки и легенды, но и выдающиеся произведения архитектуры.

Глубина заложения фундамента

Возведение фундамента часто называют нулевым циклом строительства дома, не потому, что это простая и дешевая работа, а потому что почти не видная после постройки дома. Тем не менее правильно сделанный фундамент - это залог надежности всего дома, не даром кафедры оснований и фундаментов инженерно- строительных ВУЗов украшены фотографиями Пизанской башни, как примера неправильного фундамента и многих других менее известных строительных объектов.

Чтобы не повторить ошибки предшественников и не дать шанса профессорам пополнить коллекцию, при заложении фундамента следует строго соблюдать как минимум два основных правила:

Утепленная шведская плита, достоинства и недостатки

В последнее время в стране появляется все больше приверженцев идеи устройства утепленной шведской плиты (УШП) в качестве фундамента своего дома. Всевозможные достоинства и особенности устройства таких плит горячо обсуждаются на строительных форумах. При этом чуть ли не единственным источником информации, более-менее заслуживающим доверия, является перевод на русский язык брошюры шведской компании Dorosell, занимающейся устройством термофундаментов в Швеции.

Расчет наружной фундаментной стены. Теоретические предпосылки

В последнее время люди все чаще задумываются над тем, как и из какого материала сделать наружную фундаментную стену, а самое главное - как правильно ее рассчитать при том условии, что под полом первого этажа будет не просто земля, или говоря по-научному - основание, а подвал. Причем подвал не простой, а такой, чтоб в нем были разные полки, стеллажи и антресоли для варений, солений и прочих консерваций. Все потому, что идея выносного подвала, который во дворе и может рассматриваться как отдельное архитектурное сооружение, медленно отмирает.

Конечно же нормативных документов и различных руководств, посвященных подобному расчету фундаментной стены, существует великое множество. Вот только простому человеку в первый и возможно последний раз в жизни занявшемуся расчетами своего небольшого домика, данные руководства могут быть не совсем понятны. В данной статье мы рассмотрим в чем же состоит физический смысл подобных рекомендаций по расчету наружной фундаментной стены.

Виды свай

Свайный фундамент в последнее время становится все более популярным по множеству причин, в частности из-за относительно невысокой цены и быстроты изговления. Однако определение "свайный фундамент" мало о чем говорит специалисту, потому как на сегодняшний день существует достаточно много различных видов свай. А в зависимости от вида определяется несущая способность свай, что очень важно при расчете фундамента.

Впрочем, данная статья посвящена не расчету того или иного вида свай (всему свое время), а всего лишь классификации имеющихся видов. Статья написана на основании действующих нормативных документов, в частности СНиП 2.02.03-85 "Свайные фундаменты".

Зачем нужен фундамент. Краткая историческая справка

Фундамент нужен для того, чтобы дом опирался на твердое основание и прочно держался на земле. Вот в общем-то и все, что можно сказать об основном назначении фундамента. Однако, не смотря на эту кажущуюся простоту, расчет фундамента - одна из сложнейших задач современного проектирования.

Это кажется довольно странным, особенно в XXI веке, когда космические корабли уж полвека бороздят просторы большого театра. И причина такого положения дел совсем не в том, что хромает теория расчета. С теорией расчета никаких особых проблем нет, если известны все основные характеристики грунта.

Проверка грунта на прочность. Альтернативные методы

Задача фундамента - передавать нагрузку от конструкций дома - стен перекрытий, крыши - основанию (грунту). Для наглядности приведу такой пример: нагрузка на основание от симпатичной девушки, расхаживающей в туфельках на каблуках-шпильках, в несколько раз больше чем от танка, хотя масса танка в сотни, если не в тысячи раз больше массы симпатичной девушки.

А причина такого казалось бы несоответствия - в площади опоры. Девушка, когда наступает на землю каблуком, создает давление 60 кг/см 2 (при массе девушки 60 кг и площади каблука 1 см 2 ). Танк, когда едет по той же земле создает давление 1 кг/см 2 (при массе танка 30000 кг (30 тонн) и площади траков 3 м 2 (30000 см 2 ). Главный вывод, который можно сделать из этого примера: чем больше площадь фундамента (фундаментной подушки) тем, ниже нагрузка на основание и, соответственно, тем больше стоимость фундамента.

Из чего сделать ленточный фундамент

Ленточный фундамент может быть мелкосборный, крупносборный, монолитный (бетонный или железобетонный) или комбинированный.

Мелкосборный ленточный фундамент

делается из бутового камня, укладываемого на цементный раствор. В принципе бутовый камень - это не какая-то определенная порода, а общее название для кусков камня из доломита, известняка или песчаника неправильной формы, относительно небольших размеров и массой до 50 кг.

Расчет висячих свай по 2 гпс, общие требования

2.3. При проектировании свайных фундаментов расчет по второй группе предельных состояний является обязательным и включает в себя:

Экспериментальное определение прочности грунта

Конечно же экспериментальное определение прочности грунта, точнее расчетное сопротивление грунта, определяется согласно установленному протоколу в лабораторных условиях. Однако далеко не всегда у частных застройщиков есть финансовая возможность заказать геологоразведку и соответствующие испытания грунта.

Кроме того, полученные результаты тоже далеко не всегда совпадают с наблюдаемыми явлениями. Например, недавно ко мне обратился один из моих постоянных посетителей с таким вопросом:

Про усиление фундамента

Несколько дней назад ко мне обратился один из посетителей сайта с вопросом про усиление фундамента.

Вопрос звучал примерно так:

Есть участок, на нем была незаконченная стройка, досталась от отца. Фундамент бут, пролитый глиной и сверху выставлен на цементно-песчаный раствор. Стояли стены с белого силикатного кирпича и ракушняка. Ширина стены была 400 мм. За 12 лет стройка не продвигалась и дождь и морозы сделали свое дело. Разорвали кладку, и вместе с ней дал трещины фундамент. Привели строителя опытного, сказал : -"Жить будет, снесите стены и заливайте армопояс. Фундамент типа сел куда ему нужно было". Залили поверх фундамент армапояс с арматурой 12-й в 4-ри ряда, бетон м400. Высотой примерно 30 см.

Относительная разность осадок

Максимальная или средняя осадка, см

1 Производственные и гражданские одноэтажные и многоэтажные здания с полным каркасом:

то же, с устройством железобетонных поясов или монолитных перекрытий, а также здания монолитной конструкции

то же, с устройством железобетонных поясов или монолитных перекрытий

2 Здания и сооружения, в конструкциях которых не возникают усилия от неравномерных осадок

3 Многоэтажные бескаркасные здания с несущими стенами из:

крупных блоков или кирпичной кладки без армирования

то же, с армированием, в том числе с устройством железобетонных поясов или монолитных перекрытий, а также здания монолитной конструкции

4 Сооружения элеваторов из железобетонных конструкций:

рабочее здание и силосный корпус монолитной конструкции на одной фундаментной плите

то же, сборной конструкции

отдельно стоящий силосный корпус монолитной конструкции

то же, сборной конструкции

5 Дымовые трубы высотой Н, м:

100200

200300

6 Жесткие сооружения высотой до 100 м, кроме указанных в пунктах таблицы 4 и 5

7 Антенные сооружения связи:

стволы мачт заземленные

то же, электрически изолированные

башни коротковолновых радиостанций

башни (отдельные блоки)

8 Опоры воздушных линий электропередачи:

анкерные и анкерно-угловые,

промежуточные угловые, концевые, порталы открытых распределительных устройств специальные переходные

1 Значение предельной максимальной осадки основания фундаментов применяется к сооружениям, возводимым на отдельно стоящих фундаментах на естественном (искусственном) основании или на свайных фундаментах с отдельно стоящими ростверками (ленточные, столбчатые и т.п.).

2 Значение предельной средней осадки основания фундаментов применяются к сооружениям, возводимым на едином монолитном железобетонном фундаменте неразрезной конструкции (перекрестные ленточные и плитные фундаменты на естественном или искусственном основании, свайные фундаменты с плитным ростверком, плитно-свайные фундаменты и т.п.).

3 Предельные значения относительного прогиба зданий, указанных в пункте 3 таблицы, принимают равными 0,5, а относительного выгиба - 0,25.

4 При определении относительной разности осадок в пункте 8 таблицы Г.1 за L принимают расстояние между осями блоков фундаментов в направлении горизонтальных нагрузок, а в опорах с оттяжками - расстояние между осями сжатого фундамента и анкера.

5 Если основание сложено горизонтальными (с уклоном не более 0,1), выдержанными по толщине слоями грунтов, предельные значения максимальных и средних осадок допускается увеличивать на 20%.

6 Предельные значения подъема основания, сложенного набухающими грунтами, допускается принимать: максимальный и средний подъем в размере 25% и относительную разность осадок в размере 50% соответствующих предельных значений деформаций, приведенных в настоящем приложении, а относительный выгиб - в размере 0,25.

7 На основе обобщения опыта проектирования, строительства и эксплуатации отдельных видов сооружений допускается принимать предельные значения деформаций основания фундаментов, отличающиеся от указанных в настоящем приложении.

несколько вопросов (исправлено и дополнено) по теме:
1. В СП 22.13330.2011 расчет крена относят ко второй группе предельных состояний, следовательно надо считать на нормативные значения нагрузок? (определились, что ДА)
2. В том же СП не написано на какие именно нагрузки считать, кроме пункта 10.12 для высотных зданий, получается что на все действующие? (определились что на ВСЕ)
3. В том же СП не нашел размерность i крена, SCDA это град. Это град или градус? (скорее всего градус).
4. Можно ли сравнивать значения полученные в SCDA с приложением "Д" того же СП?
5. В приложении "Д" в некоторых графах стоят прочерки - не допускается или не лимитируется? (я за не лимитируется) (определились что не НОРМИРУЕТСЯ)
6. Допустим монолитное железобетонное четырехэтажное здание с безбалочным перекрытием и покрытием на монолитное железобетонной плите - в приложении "Д" это что? (подходит только пункт 1) (определились что ПУНКТ ОДИН)
хочется получать только аргументированные ответы

гадание на конечно-элементной гуще

чтобы получить аргументированные ответы нужны аргументированные вопросы
1. на расчётные для 2 группы ПС, т.е. гамма ф = 1
2. я считаю ан постоянные и длительнодействующие, в том числе пониженные значения кратковременных нагрузок. хотя могу и ошибаться
3. посчитайте сами руками по перемещениям узлов, в чём проблема-то
4. можно, но зачем?
5. не нормируется (любой)
6. здания монолитной конструкции

П.С. а в СП 50-101-2004 было ещё офигенное примечание к таблице:
"5. Для сооружений, перечисленных в поз. 1 - 3, с фундаментами в виде сплошных плит предельные значения средних осадок допускается увеличивать в 1,5 раза."
а сейчас нет =(

спасибо что подключились swell , аргументировать свой вопрос я могу желанием разобраться в теме (чтобы не осталось вопросов)
ответ на третий вопрос мне не совсем понятен.
на четвертый отвечу - куда быстрее создать группу узлов и сделать комбинацию нормативных нагрузок (мое мнение)

гадание на конечно-элементной гуще

Вы всё равно должны проверить относительную разность осадок.
Для этого на своей схеме Вы смотрите перемещения по Z (от нормативной комбинации) для двух узлов каких-то характерных точек (минимальная осадка и максимальная, например), а также замеряете расстояние между этими узлами. Затем проверяете по формуле для относительной разности, в Вашем случае:
delta s / L < 0,003
где delta s - разница между абсолютными перемещениями по Z двух узлов, а L - расстояние между ними.

По такому же принципу, если хочется, несложными формулами тригонометрии можно вычислить и угол (крен), который будет арктангенсом того же отношения delta s / L

Пункт 5.2.3 СП22 однозначно описывает нагрузки, учитываемые в расчете по деформациям. Так, это нормативные значения: постоянных нагрузок, ветровых нагрузок, длительно действующих полезных (на перекрытие) и длительно действующих снеговых, а также нормативное значение кратковременных (!) нагрузок от подвижного транспорта. Был очень удивлен, узнав это.

3. В том же СП не нашел размерность i крена, SCDA это град. Это град или градус? (скорее всего градус).

Так ли это? Креном фундамента является угол его наклона относительно горизонтальной оси или что-то другое? Смутило то что в СНиП "основания зданий и сооружений" в таблице для некоторых зданий приведены и относительная разность осадок и крен. Причём эти значения никак связать через тангенс не получается.

В СП такого уже нет, требования либо к крену, либо к относительной разности осадок, но хочется понять геометрический смысл крена и логику разработчиков СНиПа. Что бы вы посоветовали почитать на эту тему?

Режим предназначен для определения крена прямоугольного в плане фундамента от действующих на него нагрузок от стен и колонн, нагрузок на прилегающие площади и давления соседних фундаментов в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83* и рекомендаций "Пособия по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83)" НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР (1986г., п.2.233-2.245, 2.212-2.218), а также СП 50-101-2004, СП 22.13330, ДБН В.2.1-10-2009.

Крен от нагрузок на фундамент определяется как с учетом, так и без учета отпора грунта по боковой поверхности подколонника (согласно 17.2.241 «Пособия. » рекомендуется учитывать отпор грунта по боковой поверхности подколонника для фундаментов, высота которых в грунте превышает 5 м; в СП 50-101-2004 и ДБН В.2.1-10-2009 вопросы отпора грунта по боковой поверхности не рассматриваются). Кроме того, определяются:

глубина сжимаемой толщи;
изгибающие моменты в уровне подошвы фундамента;
краевые давления под подошвой фундамента (максимальные и минимальные);
угловые давления под подошвой фундамента (максимальное и минимальное);
относительная площадь отрыва при действии M_y, Q_y или M_z, Q_z (только в режиме расчета по СП 22.13330 без учета бокового отпора грунта);
коэффициент неравномерного сжатия грунта под подошвой;
глубина центра поворота фундамента;
ординаты эпюры отпора грунта по боковой поверхности подколонника в одиннадцати сечениях.

Все результаты выдаются для двух взаимно перпендикулярных плоскостей.

При расчете всегда используется рекомендуемое нормами среднее взвешенное значение удельных весов тела фундамента, грунта и пола, расположенных над подошвой фундамента, равное 2 T/м 3 .

Режим может быть использован для столбчатых и ленточных фундаментов промышленных и гражданских зданий, а также различных сооружений. Жесткость надфундаментных конструкций не учитывается. Размеры подошвы фундамента не ограничиваются. Основание может состоять из неоднородных по глубине нескальных слоев грунта.

Подготовка данных

Исходные данные для расчета задаются в многостраничном диалоговом окне Крен фундамента , которое включает следующие страницы:

$image\print_preview.jpg$

Общие данные — задаются характеристики рассматриваемого фундамента и усилия, действующие в уровне верха рассматриваемого фундамента, а также характеристики соседних фундаментов и значения нормальных сил, действующих на соседние фундаменты в уровне их обреза. Кроме того, на этой странице назначаются нагрузки на прилегающие площади, которые описываются в виде прямоугольных областей. Для каждой области следует задать координаты привязки центра, размеры сторон прямоугольника и значение распределенной нагрузки. Вес грунта и собственно фундаментов учитывается автоматически. Для определения крена от влияния соседних фундаментов и нагрузок на прилегающие площади необходимо задать хотя бы одну нагрузку. Введенная информация может быть проконтролирована кнопками — Предварительный просмотр .

Ступени — задаются геометрические характеристики фундамента, а также глубина его заложения относительно уровня планировки (или пола) и природного рельефа. Геометрические характеристики включают данные о высоте фундамента, количестве, высоте и размерах ступеней (для ленточных фундаментов, количество ступеней принимается равным единице и задается только высота первой ступени). В тех случаях, когда не учитывается боковой отпор грунта, данные о ступенях не требуются.

Грунты — задаются расчетные характеристики грунтов (для расчета по деформациям) под подошвой фундамента, необходимые для расчета по деформациям, а также характеристики грунта выше подошвы. Отметим, что для водонасыщенных грунтов следует задать удельный вес частиц грунта, в противном случае — удельный вес грунта. Согласно СП 22.13330 следует учитывать поровое давление грунтовых вод. Если слой грунта находится в водонасыщенном состоянии и удовлетворяет требованиям п. 5.6.40 СП 22.13330.2011, пользователь может взвести маркер в столбце "Учитывать поровое давление". При этом при расчете вертикального эффективного напряжения от собственного веса грунта будет учтено поровое давление на границе слоя. При расчетах по СП 22.13330.2016 поровое давление учитывается всегда.

Величина порового давления вычисляется на основании рекомендаций п. Б.1.2 СП 23.13330.2011.

При расчетах по СП 22.13330.2011 использовать маркер "Учитывать поровое давление" не рекомендуется, поскольку формулировки норм требуют использовать удельный вес водонасыщенных грунтов с учетом взвешивающего действия воды. Учет еще и порового давления приводит к двойному учету взвешивающего действия воды. Эти ошибочные формулировки были исправлены только в СП 22.13330.2016.

Единственным нормативным документом, в котором оговорен расчет крена фундамента с учетом бокового отпора грунта, является Пособие к СНиП 2.02.01-83. Поэтому при любом выборе норм проектирования расчет в этом случае выполняется по методике, приведенной в данном Пособии.

Введенная на указанных страницах информация может быть проконтролирована кнопками Предварительный просмотр . При анализе параметров фундаментов в окне контроля данных для каждого фундамента (включая рассматриваемый) выводятся размеры подошвы А и В, а также значение нормальной силы. При контроле нагрузок на прилегающие площади их поля отображаются на фоне фундаментов и для каждой нагрузки показаны размеры ограничивающего ее прямоугольника и значение нагрузки.

Результаты расчета

Расчет выполняется после нажатия кнопки Вычислить . Результаты расчета в установленных в настройках единицах выдаются в табличном виде на странице Результаты и включают следующие величины:

крен фундамента в направлении осей X и Y от нагрузок на пол и влияния соседних фундаментов;
крен фундамента в направлении осей X и Y от нагрузок на рассматриваемый фундамент без учета отпора грунта;
суммарный крен фундамента в направлении осей X и Y (от полезных нагрузок на пол, влияния соседних фундаментов и от нагрузок на рассматриваемый фундамент) без учета отпора грунта;
крен фундамента в направлении осей X и Y с учетом отпора грунта от нагрузок на рассматриваемый фундамент;
суммарный крен фундамента в направлении осей X и Y;
глубина сжимаемой толщи;
изгибающие моменты в уровне подошвы фундамента в направлении осей X и Y;
максимальные краевые давления под подошвой фундамента в направлении осей X и Y;
минимальные краевые давления под подошвой фундамента в направлении осей X и Y;
максимальное и минимальное угловые давления под подошвой фундамента;
коэффициент неравномерного сжатия грунта под подошвой в вертикальном направлении в направлении осей X и Y (формула (84) «Пособия. »);

глубина центра поворота фундамента в направлении осей X и Y;
относительная площадь отрыва фундамента (для случая одноосного изгиба при расчетах по СП 22.13330).

По результатам расчета формируется отчет (кнопка Отчет ), который включает таблицы с исходными данными и результатами расчета. Если расчет выполнялся с учетом бокового отпора грунта, то отчет включает графики изменения отпора грунта по боковой поверхности подколонника, а также таблицу с ординатами эпюр отпора грунта по боковой поверхности в направлении осей X и Y и расчетным сопротивлением грунта сверху вниз в 11-и сечениях. Отчет загружается автоматически в приложение, ассоциированное с форматом, заданным в настройках программы.

Рисунок 345.1. Примерный план 1 этажа для расчета фундаментной плиты.

Между тем нашу плиту более правильно рассматривать как балку конечной длины, лежащую на упругом основании, а еще лучше, как пластину, лежащую на упругом основании. Это означает, что давление на грунт будет не равномерно распределенным и будет зависеть от прогиба плиты f в каждой конкретной точке, а также от коэффициента постели k :

q = - kf

Расчет подобной балки, а тем более пластины - занятие достаточно сложное и не является темой данной статьи. Кроме того моделей упругого основания на сегодняшний день создано уже не мало, но они потому и модели, что отражают реальную работу упругого основания не точно.

В связи с этим мы максимально упростим на данном этапе задачу, предположив, что нагрузка на грунт распределяется равномерно. Выглядит это приблизительно так (консоли балки пока не учитываются):

Рисунок 383.1. Возможная расчетная схема для фундаментной плиты - двухпролетной балки (сечения 2-2 и 3-3).

Однако подобная расчетная схема будет справедлива лишь в том случае, если нагрузка на наружные стены (опорные реакции А и С) будет одинаковой, при этом нагрузка на внутреннюю стену (опорная реакция С) будет составлять 10/3 от опорной реакции А. Т.е. нагрузка q будет равномерно распределенной. В нашем случае из-за несимметричности дома опорные реакции А и С не будут равными, да опорная реакция В также вряд ли будет составлять 10/3 от опорной реакции А или С. Проверим, так ли это.

Для начала определим опорные реакции для сечения 3-3:

Опорная реакция А (нагрузка на крайнюю левую наружную стену) составит (для погонного метра стены):

А₃ = 750 + 1872 + 3240 +364.5 = 6226.5 кг

С₃ = 750 + 1872 + 3240 = 5862 кг

В₃ = 750 + 1872 + 6480 +364.5 = 9466.5 кг

Как видим, разница значений опорных реакций А и С незначительна (около 6%) и такой разницей для упрощения расчетов можно пренебречь, но при этом соотношение В/А = 9466.5/6226.5 = 1.52, т.е. почти в 2 раза меньше требуемого. Это значит, что для корректного расчета следует учесть дополнительно разницу между требуемыми и реальными значениями опорных реакций А и С или разницу между требуемым и реальным значением опорной реакции В. В итоге наша плита больше просядет под наружными стенами, чем под внутренней стеной, а значит и нет необходимости рассматривать нашу плиту как двухпролетную балку. Мы можем рассматривать нашу фундаментную плиту в данном направлении просто как однопролетную балку с опорами А и С и опорными реакциями ~6000 кг, на которую в том месте, где у двухпролетной балки опора В, действует сосредоточенная нагрузка равная 9466.5 кг. Тогда соотношение В/А = 9466.5/6000 = 1.58.

Да и вообще с точки зрения теоретической механики количество стен, опирающихся на фундамент, а в нашем случае опорных реакций, не имеет принципиального значения. С учетом основных положений принятых для расчета плиты, равномерно распределенная нагрузка (давление на грунт) равна сумме этих опорных реакций, деленной на общую длину балки. Вот только прогиб под внутренними и наружными стенами будет разный, что мы выше определили.

Ничего особенно сложного в таком расчете нет, но не будем спешить. Искусство проектировщика, или скажем круче - инженера-конструктора не только в том, чтобы правильно рассчитать конструкции, но и в том, чтобы подобрать оптимальные параметры самой конструкции. Например, у нашей фундаментной плиты есть консоли, которые мы пока в расчетах не учитывали. А между тем эти самые консоли - очень полезная вещь.

При соответствующей длине консолей не только уберется разница между реальным и требуемым по расчету значением опорной реакции В, а значит и уменьшится значение опорного момента, что само по себе очень важно, но кроме этого при наличии консолей уменьшится угол поворота поперечных сечений на опорах А и С, а это уже уменьшение растягивающих усилий, действующих на стены, а также уменьшение разницы в просадке фундамента под внутренней и наружными стенами. Одним словом учитывать наличие консолей стоит. Более того, мы можем относительно просто подобрать такую длину консолей, при которой нашу балку можно будет опять рассматривать как двухпролетную, т.е. прогиб на средней опоре В будет условно говоря равен нулю.

Для принятого нами плана плиты (рис. 345.1.г)) длина консолей для сечения 3-3 составляет

k = (15 - 6.4·2)/2 = 1.1 м

Но для того, чтобы прогиб на опоре В был равен нулю длина консолей должна составлять (согласно графику 346.5) k₃ = 0.28l = 0.28·6 = 1.68 ≈ 1.7 м. При этом длина пролета принимается равной расстоянию в свету между фундаментами под стены, то же относится и к консоли.

Примечание: Вообще-то для более точного расчета следовало бы учесть ширину фундамента под стены, представляющего собой опоры для нашей консольной балки. Однако мы стремимся не усложнить, а упростить расчет и потому делать этого не будем. Возможный дополнительный запас прочности никогда не помешает.

На данном этапе при определении нагрузки можно рассматривать пролеты l₃ = 6.4 м, а длину консолей k₃ = 1.7 + 0.2 = 1.9 м. Для определения распределенной нагрузки и построения эпюры изгибающих моментов в сечении 3-3 примем следующую расчетную схему:

Тогда равномерно распределенная нагрузка для такой балки от стен составит:

Как мы уже говорили, по ряду вышеперечисленных причин эта нагрузка вряд ли будет равномерно распределенной. Но даже если нагрузка будет изменяться от некоторого максимального значения на опоре А до 0 на опоре В (что само по себе маловероятно, хотя по соотношению опорных реакций и допустимо), то максимальное значение распределенной нагрузки в области наружных стен будет больше в 2 раза и будет составлять

q_3c max = 1293.2·2 = 2586.4 кг/м

Для сечения 1-1 (однопролетная балка):

А₁ = В₁ = 750 + 1872 + 243 = 2865 кг

А₂ = С₂ = 750 + 1872 + 243 = 2865 кг

В₂ = 750 + 1872 + 729 = 3351 кг

Очевидно, что линейная распределенная нагрузка будет больше для условной балки в сечении 2-2, именно для этого сечения мы и определим значение линейной распределенной нагрузки, чтобы потом вычислить плоскую распределенную нагрузку. При соотношении В/А = 3351/2865 = 1.17 требуемая длина консолей k2 = 0.36l = 0.36·3.6 = 1.3 м

Эти линейные нагрузки на 1 метр ширины плиты-балки можно также рассматривать как части плоской равномерно распределенной нагрузки, действующей на грунт. Тогда полная нагрузка на грунт с учетом веса самой плиты и пола 1 этажа составит

q = q_3c + q_2c + q_ф = 1293.2 + 825.5 + 1500 = 3618.7 кг/м 2 или 0.362 кг/см 2 < R_o = 1 кг/см 2

В итоге даже для очень пористого глинистого грунта мы имеем почти 3х-кратный запас по прочности.

Это конечно хорошо, скажете вы, но что делать если планируется дом не с газосиликатными стенами, а например, кирпичными, и не в 2 этажа, а в 10?

Ответ будет простой: для кирпичных стен высотой в 2 этажа и толщиной в 2 кирпича, нагрузка от стен на грунт действительно увеличится:

Q_к.стен = 1800х1.3х6х0.5 = 7020 кг

но при этом общее значение опорных реакций А и С увеличится не так сильно, например при неизменных других нагрузках для сечения 3-3

А₃ = 750 + 7020 + 3240 +364.5 = 11374.5 кг

т.е. меньше чем в 2 раза, а у нас запас прочности больше, чем в 2 раза, при том, что коэффициенты надежности по нагрузке у нас не малые. Ну а если планируется строительство многоэтажного дома этажей этак в 10-20, то и на геологоразведку деньги найдутся. А там уже выяснится и состав основания, и его несущая способность и какой вид фундамента лучше выбрать и т.д.

И еще вопрос, а если нет желания и возможности делать плиту с консолями и вообще, плиту хочется рассчитать как просто двухпролетную балку, при этом нагрузка от средней стены меньше, чем от наружных стен, иногда и такое бывает?

Отвечу так: тут тоже нет больших проблем. Например, рассматривается балка с пролетами, равными l = 4 м и нагрузками на внешние стены по 2700 кг (опорные реакции А и В) и на внутреннюю стену - 1800 кг (в данном случае это просто сосредоточенная сила Q).

В этом случае расчетная нагрузка составит:

q = (A + B + Q)/2l= (2700 + 2700 + 1800)/8 = 900 кг/м

Тогда момент посредине балки будет равен:

М = ql 2 /8 - Ql/4 = 8q - 2Q = 7200 - 3600 = 3600 кгм

Максимальное значение будет в точке x (точнее в двух)

x₁ = A/q = 2700/900 = 3 м (расстояние от опоры А)

x₂ = (A + F)/q = 4500/900 = 5 м (расстояние от опоры А)

В этих точках значение момента составит:

М_max1 = 3А - q3 2 /2 = 8100 - 4050 = 4050 кгм (а не 2400 кгм)

М_max2 = 5А + 1F - q5 2 /2 = 13500 + 1800 - 11250 = 4050 кгм

Для проверки определим значение момента в конце балки:

М_к = 8А + 4F - q8 2 /2 = 21600 + 7200 - 28800 = 0 кгм

Соответственно, при таких параметрах армирование плиты в нижней зоне сечения по расчету вообще не понадобится. Такие дела.

Ну а мы продолжим расчет нашей фундаментной плиты, а заодно и основания.

На этом пока все.

Доступ к полной версии этой статьи и всех остальных статей на данном сайте стоит всего 30 рублей. После успешного завершения перевода откроется страница с благодарностью, адресом электронной почты и продолжением статьи. Если вы хотите задать вопрос по расчету конструкций, пожалуйста, воспользуйтесь этим адресом. Зараннее большое спасибо.)). Если страница не открылась, то скорее всего вы осуществили перевод с другого Яндекс-кошелька, но в любом случае волноваться не надо. Главное, при оформлении перевода точно указать свой e-mail и я обязательно с вами свяжусь. К тому же вы всегда можете добавить свой комментарий. Больше подробностей в статье "Записаться на прием к доктору"

Для терминалов номер Яндекс Кошелька 410012390761783

Номер карты Ymoney 4048 4150 0452 9638 SERGEI GUTOV

Для Украины - номер гривневой карты (Приватбанк) 5168 7422 4128 9630

А продолжение расчетов будет?

Будет, но надо немного подождать.

При расчете плиты габаритами 5x8 метров возникли сложности с определением величины момента. Величина равномерно/распределенной нагрузки 65кН/м2. Расчет провожу с переходом к балке длиной 8 метров и шириной 1 метр. Тогда нагрузка на погонный метр плиты составляет 65*5=325кН/м. Отсюда момент 325*8^2/8=2600кН*м При такой величине момента я получаю большой диаметр сжатой арматуры.

При переходе к балке шириной 1 м плоская нагрузка умножается на 1 (потому ширина 1 метр обычно и принимается), т.е. для балки шириной 1 м линейная нагрузка составит 65 кН/м. А если рассматривать балку шириной 5 метров, то тогда действительно для такой балки нагрузка составит 325 кН/м.

Здравствуйте, Доктор Лом. Собираюсь строить дом,но полазив ,почитав на сайтах разные мнения, не знаю какой лучше тип фундамента: ленточный или монолитная плита. Дом кирпичный размером 11*12 ( 4 внеш. несущих стены и 2 внутр.+много перегородок). Возможно ли использование плиты, если: цокольный этаж ( стены из полн.кирпича в 2 кирпича) высотой 2 метра,перекрытия между цокольным этажом и первым- плиты ЖБИ, 2 этаж из полнотелого кирпича толщиной в 1.5 кирпича + облицовочный кирпич, между первым и вторым этажами плиты ЖБИ, 2 этаж из щелевого кирпича толщ.в 1.5 кирпича+ облицовочный кирпич,+ мансарда. В итоге получается существенный вес дома. И если возможно использовать плиту,то какой толщины ( 30. 50см),т.к.на сайтах расходятся мнения? На участке в основном глина и близко грунтовые воды. Кто- то пишет,что плита подходит для серьёзных тяжёлых сооружений, кто- то пишет,что для небольших построек. Возможно ли возведение цокольного этажа на плите ( цоколь получится высоким)? Опять же на сайтах написано,что при использовании плиты можно забыть про цоколь и тому подобное, я же не собираюсь её зарывать на 2 метра в землю,а собираюсь отлить поверх земли. если такое возможно.

Вообще определяться с типом фундамента лучше всего на основании результатов геологических изысканий. В целом монолитная фундаментная плита более надежна по сравнению с ленточным фундаментом. Используются плиты для домов в том числе и многоэтажных, а вот толщину плиты следует определять расчетом. Будет ли поверх плиты цокольный этаж или сразу первый, никакого значения не имеет, так как на несущую способность плиты названия этажей никак не влияют. При этом для повышения устойчивости здания плиту следует хотя бы немного углубить.

Спасибо вам) хотелось бы уточнить: если придётся для дома отливать ленту ( в доме будет цокольный этаж),а потом уже отлить пол в цокольном этаже. Вот такой вопрос: при отливании ленты стоит ли делать выпуски арматуры для дальнейшего соединения этой монолитной ленты с монолитным полом цоколя? Или нужно отливать без соединения , т.к.работать они будут по- разному?

Если это две отдельные конструкции, соответствующим образом рассчитанные, то и выпуски арматуры не нужны.

"требуемая длина консолей k2 = 0.36l = 0.36·3.6 = 1.3 м"

Откуда взята цифра "3.6"? Понятно, что длина пролёта в свету, но на плане в упор не вижу этой цифры.

Примечание: Возможно ваш вопрос, особенно если он касается расчета конструкций, так и не появится в общем списке или останется без ответа, даже если вы задатите его 20 раз подряд. Почему, достаточно подробно объясняется в статье "Записаться на прием к доктору" (ссылка в шапке сайта).

Читайте также: