Опрокидывание фундамента пример расчета

§ 39. Расчет фундаментов на устойчивость против опрокидывания и сдвига

Необходимо проверить фундамент распорной системы на сдвиг. На фундамент действуют силы: вертикальная Fv =240 кН и горизонтальная Fh = 110 кН. Размеры фундамента: b×l = 1,5×1,0 м. Глубина заложения фундамента от уровня планировки: d = 1,0 м. Глубина заложения фундамента от уровня пола: d1 = 1,5 м. Сооружение относится ко 2 классу надежности.

spravkidoc.ru

В основании залегает супесь со следующими характеристиками:

ϒ1 = ϒ1‘ = 17 кН/м3; IL = 0,5; φ1 = 22°; с1 = 4 кПа.

Вычисление стоимости строительных материалов

Зная количество материалов, несложно подсчитать их стоимость. Надо лишь количество умножить на цену единицы каждого материала, после чего сложить полученные значения в единую сумму.

Например, для дома 6 на 8 м, лента 4 типа высотой 70 см и толщиной 4 см:

• Объем бетона — 11 м3. Цена за 1 м3 — 3500 руб. Итого стоимость материала составит 38500 руб. К этому надо прибавить цену доставки, которая зависит от расстояния и у каждого предприятия может быть своя.
• Количество опалубки — 60 досок (1,3 м3). Цена — 8500 • 1,3 = 11050 руб.
• Количество арматуры — 310 кг (0,31 т). Общая стоимость — 6216 руб.
• Итого — 38500 + 11050 + 6216 = 55766 руб.

Необходимо учесть, что в расчете не рассмотрены стоимость доставки материалов, нет цены соединительных элементов и прочих расходных и дополнительных материалов.

Поэтому общую сумму следует увеличить на 10-15 %.

Столбчатое основание

Для примера используется одноэтажное строение с параметрами в плане 6×6 м, а также со стенами из бруса 15×15 см (объёмная масса составляет 789 кг/м³), отделанными с внешней стороны вагонкой по рулонной изоляции. Цоколь здания выполнен из бетона: высота – 800 мм и ширина – 200 мм (объёмная масса бетонных материалов – 2099 кг/м³). Он основан на железобетонной балке сечением 20×15 (объёмные показатели ж/б – 2399). Стены имеют высоту 300 см, а шиферная кровля отличается двумя скатами. Цоколь и чердак выполнены из досок, расположенных на балках сечением 15×5, а также теплоизолированы минеральной ватой (объёмная масса изоляции составляет 299 кг).

Зная нормы нагрузок (по СНиП), можно правильно осуществить расчет фундаментов. Пример расчета фундамента позволит быстро провести вычисления для собственного здания.

Пример расчета

Вычисления включают в себя следующие шаги:

• подбор геометрических параметров;
• расчет бетона на фундамент;
• и расчет армирования ленточного фундамента.

Пример расчета геометрии

Для расчета фундамента возьмем двухэтажный кирпичный дом с наружной стеной 510 мм, суммарная высота наружной стены —4,5 м. Внутренних стен нет. Он расположен в г.Москва, грунт на участке — среднезернистый песок (R = 5 кг/см2). Перекрытия (2 шт., над подвалом и над первым этажом) из плит ПК, перегородки гипсокартонные высотой 2,7 м и общей протяженностью 20 м. Высота этажа — 3 м, размеры в плане — 6х6 м. Вода на участке залегает низко, поэтому принято решение строить заглубленный фундамент высотой 2 м. Крыша четырехскатная с покрытием из металла. Наклон ската — 30°.

Пример расчета начинается со сбора нагрузок в форме таблицы.

Тип нагружения	Вычисления
Фундамент монолитный (предварительно шириной 0,6 м по периметру здания, равному 36 м)	36м*0,6м*2м*2500кг/м3*1,3 = 140400 кг
Стена из кирпича	6м*4,5м*4шт.*920 кг/м2*1,3 = 129168 кг
Гипсокартонные перегородки	20м*2,7м*30кг/м2*1,1 = 1782 кг
Перекрытия	2шт*6м*6м*625 кг/м2*1,2 = 54000 кг
Крыша	6м*6м*60кг/м2*1,05 = 2268 кг 2268 кг/cos30° = 2607 кг
Полезное	2 перекрытия*36м2*150кг/м2*1,2 = 12960 кг
Снеговое	36м2*180кг/м2*1,4 = 9072 кг
Сумма	349 989 кг

В = Р/(L*R) = 349989кг/ (36000см*5кг/см2) = 1,94м. Конструкция рассчитана.

Рассчитанный размер ширины округляем до 2 м. Для ширины по всей высоте это много, достаточно будет 50 см под стены 51 см. Свес 1 см допускается (максимальный составляет 4 см в одну сторону). Ширина подошвы больше той, которая использована в расчете, но по всей высоте размер меньше первоначального. По этой причине нет необходимости переделывать вычисления с новой массой подземной конструкции.

Подсчет бетона

Перед покупкой смеси должна быть вычислена ее необходимая кубатура. Для этого потребуется просто найти объем ленты. К количеству бетона для ленточного фундамента рекомендуется прибавить запас в 5—7%.

Армирование

Арматура для ленточного фундамента нужна, чтобы скомпенсировать изгибающие воздействия. Какую арматуру использовать правильно для армирования? Здесь все зависит от высоты подземной части и ее длины. Чтобы понять, какая арматура нужна в качестве рабочей, делают простые вычисления. Расчет количества арматуры выполняется так, чтобы ее суммарное сечение составляло 0,1% от сечения бетонной конструкции. При этом есть минимальные конструктивные требования:

• Какая арматура нужна для конструкции с длиной стороны менее 3 м? Ответом будет сечение 10 мм.
• При длине стороны более 3 м потребуется 12-ти миллиметровая арматура для фундамента.

Армирование фундамента компенсирует изгибающие воздействия
Расчет выполняют приблизительно. Рассчитать арматуру более точно сможет только профессионал. Шаг рабочих прутов подбирают так, чтобы они были распределены равномерно. Желательно использовать одинаковый шаг, располагая элементы в нижней части ленты, наверху и посередине.

Дальше требуется рассчитать количество для хомутов. Они соединяют рабочие детали каркаса между собой. Раскладка арматуры в ленточном фундаменте предполагает наличие вертикальных и горизонтальных хомутов. Их изготавливают из стержней диаметром 8 мм. Шаг назначают в пределах 20—30 см. В углах шаг уменьшают в два раза.

Вычисление количества арматуры для ленточного фундамента помогает сэкономить время и деньги. Зная точное количество арматуры для каждого диаметра и ее шаг можно легко выполнить усиление ленты и закупить материалы.

На нашем сайте вы можете воспользоваться простым онлайн-калькулятором для расчета ленточного фундамента.

Как рассчитать нагрузку

Нагрузка на ленту — это сумма нагрузок от веса дома, всех элементов конструкции, веса снега в зимний период, ветровой нагрузки и прочих воздействий. По соответствующим таблицам находим удельный вес всех материалов, по площади кровли вычисляем вес снега.

Таким же образом считаются перекрытия, лестницы и прочие элементы конструкции дома. Задача не составляет особой сложности, но требует внимания и точности.

Главное — не пропустить никаких элементов, конструкций или иных воздействий, способных изменить режим работы основания.

Сопротивление песочного грунта

Табл. 1
Сопротивление почвы к основанию, кг/см3

Песочная фракция	Уровень плотности
	Плотный	Среднеплотный
Крупная	4,49	3,49
Средняя	3,49	2,49
Мелкая: маловлажная /мокрая	3-2,49	2
Пылеватая: маловлажная/мокрая	2,49-1,49	2-1

Табл. 2
Сопротивление глинистой почвы

Почва	Уровень пористости	Сопротивление почвы, кг/см3
		Твердой	Пластичной
Супеси	0,50/0,70	3,0-2,50	2,0-3,0
Суглинки	0,50-1,0	2,0-3,0	1,0-2,50
Глинистая почва	0,50-1,0	2,50-6,0	1,0-4,0

Количество столбов

Для определения необходимого количества столбов сечением в 0,3 м, учитывается сопротивление грунта (R):

• При R = 2,50 кг/см² (часто используемый показатель) и опорной площади башмаков 7,06 м² (для простоты расчетов берут меньшее значение – 7 м²), показатель несущей способности одного столба составит: Р = 2,5 х 7 = 1,75 т.
• Пример расчета столбчатого фундамента для почвы с сопротивлением R = 1,50 принимает следующий вид: Р = 1,5 х 7 = 1,05.
• При R = 1,0 один столб характеризуется несущей способностью Р = 1,0 х 7 = 0,7.
• Сопротивление водянистой почвы в 2 раза меньше минимальных значений табличных показателей, составляющих 1,0 кг/см². На глубине 150 см средний показатель составляет 0,55. Несущая способность столба равна Р = 0,6 х 7 = 0,42.

Для выбранного дома потребуется объем 0,02 м³ железобетона.

Плитный фундамент

На первом этапе рассчитывается толщина плиты. Берется сводная масса помещения, включающая вес установки, облицовки и дополнительные нагрузки. По этому показателю и площади плиты в плане рассчитывается давление от помещения на почву без веса основания.

Вычисляется, какой массы плиты недостает для заданного давления на почву (для мелкого песка этот показатель составит 0,35 кг/см², средней плотности – 0,25, твердых и пластичных супесей – 0,5, твердой глины – 0,5 и пластичной – 0,25).

Площадь фундамента не должна превышать условия:

S > Kh × F / Kp × R,

где S – подошва основы;

Kh – коэффициент для определения надежности опоры (он составляет 1,2);

F – суммарный вес всех плит;

Kp – коэффициент, определяющий условия работ;

R – сопротивление почвы.

• Свободная масса здания – 270 000 кг.
• Параметры в плане – 10х10, или 100 м².
• Грунт – суглинок влажностью 0,35 кг/см².
• Плотность армированного железобетона равна 2,7 кг/см³.

Масса плит отстает на 80 т – это 29 кубов бетонной смеси. На 100 квадратов ее толщина соответствует 29 см, поэтому берется 30.

Итоговая масса плиты составляет 2,7 х 30 = 81 тонна;

Общая масса здания с фундаментом – 351.

Плита имеет толщину 25 см: ее масса равна 67,5 т.

Получаем: 270 + 67,5 = 337,5 (давление на почву составляет 3,375 т/м²). Этого достаточно для газобетонного дома с плотностью цемента на сжатие В22,5 (марка плит).

Давление по каждой оси

Точные показатели конструктивных и нормативных нагрузок позволяют правильно произвести расчет фундаментов. Пример расчета фундамента приведен для удобства начинающих строителей.

Конструктивное давление по оси «1» и «3» (крайние стены):

• От сруба стенового перекрытия: 600 х 300 см = 1800 см². Этот показатель умножается на толщину вертикального перекрытия в 20 см (с учетом внешней отделки). Получается: 360 см³ х 799 кг/м³ = 0,28 т.
• От рандбалки: 20 х 15 х 600 = 1800 см³ х 2399

430 кг.
От цоколя: 20 х 80 х 600 = 960 см³ х 2099

2160 кг.

От цоколя. Подсчитывается суммарная масса всего перекрытия, потом берется 1/4 часть от него.

Лаги со сторонами 5×15 размещены через каждые 500 мм. Их масса составляет 200 см³ х 800 кг/м³ = 1600 кг.

Необходимо определиться с массой напольного перекрытия и подшивки, включенных в расчет фундаментов. Пример расчета фундамента указывает на слой утеплителя толщиной в 3 см.

Объём равен 6 мм х 360 см² = 2160 см³. Далее, значение умножается на 800, итог составит 1700 кг.

Изоляция из минеральной ваты имеет толщину 15 см.

Объёмные показатели равны 15 х 360 = 540 см³. При умножении на плотность 300,01 получаем 1620 кг.

Итого: 1600,0 + 1700,0 + 1600,0 = 4900,0 кг. Все делим на 4, получаем 1,25 т.

1200 кг;

От кровли: суммарная масса одного ската (1/2крыши) с учётом массы стропильных балок, решётки и шиферного настила – всего 50 кг/м² х 24 = 1200 кг.

Норма нагрузок для столбчатых конструкций (для оси «1» и «3» требуется найти 1/4 часть от общего давления на кровлю) позволяет осуществить расчет свайного фундамента. Пример рассматриваемой конструкции идеально подойдет для набивного строительства.

• От цоколя: (600,0 х 600,0) /4 = 900,0 х 150,0 кг/м² = 1350,0 кг.
• От чердака: в 2 раза меньше, нежели от цоколя.
• От снега: (100 кг/м² х 360 см²) /2 = 1800 кг.

В итоге: суммарный показатель конструктивных нагрузок составляет 9,2 т, нормативного давления – 4,1. На каждую ось «1» и «3» приходится нагрузка около 13,3 т.

Конструктивное давление по оси «2» (средняя продольная линия):

• От сруба стеновых перекрытий, рандбалки и цокольной поверхности нагрузки аналогичны величинам оси «1» и «3»: 3000 + 500 + 2000 = 5500 кг.
• От цоколя и чердака они имеют двойные показатели: 2600 +2400 = 5000 кг.

Ниже приведена нормативная нагрузка и расчет основания фундамента. Пример используется в приблизительных значениях:

• От цоколя: 2800 кг.
• От чердака: 1400.

В итоге: суммарный показатель конструктивного давления составляет 10,5 т, нормативных нагрузок – 4,2 т. На ось «2» приходится вес около 14700 кг.

Источник