Расчет на опрокидывание фундамента: устойчивость
Представить себе опрокинутый фундамент частного дома достаточно сложно. Естественной причиной, по которой возможно опрокидывание небольшого дома, является ветер огромной силы, способный за счет парусности строения опрокинуть его набок. Например, как одиноко стоящую сосну, у которой нет фундамента, но вместо него есть корни.
Рис. 1. Варианты возможных поворотов и смещений фундамента: а — осадка с поворотом, б — осадка с поворотом и смещением, в — сдвиг по подошве.
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.
На мелкозаглубленное основание в зимний период действуют выталкивающие силы, возникающие в результате пучения грунта. Неравномерное распределение этих сил и может привести к потере устойчивости фундамента, показанное на изображении, особенно в том случае, если по каким-либо причинам на основание не было возведено строение. Чтобы в этом случае исключить потерю устойчивости, грунт необходимо защитить от промерзания.
Если произошла потеря устойчивости, когда строительство дома было закончено, следует искать ошибки при расчете требуемой прочности. Но это все же не должно было привести к опрокидыванию всего сооружения, как это показано на рис. 2. Изображен небольшой дом, опрокидывание которого произошло не потому, что не был выполнен соответствующий расчет фундамента. При определении размеров основания и его заглубления, не были учтены физические свойства грунта (на изображении видно, что это песчаный грунт).
Вернуться к оглавлению
Нужен ли расчет основания частного дома на устойчивость?
Фундамент, который под действием внешних сил не опрокинется, не сдвинется в горизонтальной плоскости вместе с грунтом, считают устойчивым. На устойчивость рассчитывают фундаменты таких ответственных элементов, как опоры мостов, заводских труб и т. п.
В отличие от заводских труб расчет фундамента частных домов на опрокидывание можно не выполнять. И причина в том, что эти дома имеют сравнительно небольшую высоту. Если у заводской трубы центр тяжести и равнодействующая силы ветра находятся на значительной высоте от фундамента, в результате чего может образоваться момент достаточный для нарушения устойчивости, то для низкого строения, расчет по этому фактору просто не нужен.
В частном секторе в настоящее время также появляются отдельные строения, которые требуют расчетов их оснований на такое воздействие. Например, ветровые генераторы. На рис. 3 представлен 1 из вариантов основания для такого генератора. Следует обратить внимание на глубину заложения основания. Она явно превышает глубину промерзания грунта. Остальные же размеры на изображении 3 могут служить только для ориентирования и могут отличаться от фактических размеров. Высота вышки — НВ, для надежной работы генератора, зависит от местности, но в среднем ее можно считать равной 20 м.
Вернуться к оглавлению
Определение опрокидывающего момента
Рис. 3. Схема основания ветрового генератора.На рис. 4 приведена расчетная схема с указанием сил, действующих на фундамент. Основным фактором, создающим опрокидывание, является момент MU, а основным препятствием этому является сила FU. Именно эта составляющая препятствует потере устойчивости.
Равномерно распределенная нагрузка Р представляет собой реакцию грунта на действие силы FU. Сила Qr оказывает влияние на сдвиг в горизонтальной плоскости. При расчете на сдвиг большое значение имеет коэффициент трения кладки по грунту. Для расчета на опрокидывание эту силу не учитывают
Для определения опрокидывающего момента MU необходимо знать скорость ветра и площадь сооружения, на которую он воздействует (парусность). Чтобы обеспечить работу ветрового генератора, необходима минимальная скорость, равная примерно 6-8 м/с. Однако, необходимо учесть, что скорости ветра могут быть значительно больше, поэтому следует рассчитывать на максимально возможную в данном районе скорость. Например, при скорости ветра 10 м/с давление составляет 60 Н/м
Таблица № 1.
| Скорость ветра, м/с | |||||||||
| 1 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 40 | 50 | |
| Давление, Н/м2 | 0,60 | 15 | 60 | 135 | 240 | 375 | 540 | 960 | 1500 |
Зная скорость ветра V и площадь лопастей SЛ, по таблице 1 определяем соответствующее давление и по этой площади вычисляем силу РЛ, приложенную к краю вышки, то есть на расстоянии НВ от поверхности земли. С учетом глубины h, на которой расположена подошва основания, плечо составит:
Н= НВ+h
Ветер будет действовать и на вышку по всей ее длине. Для определения площади, вначале определим среднее значение ширины вышки, LСР
Рис. 4. Схема сил, действующих на фундамент.
LСР= (LВ+LН)/2, где
LВ-ширина вышки в верхней ее части;
LН — ширина вышки у основания.
Определим площадь вышки, нормальную к направлению ветра:
SВ= НВ× LСР,
и теперь определим общую нагрузку РВ как произведение площади SВ на значение давления из таблицы 1. Эта сила будет приложена посредине высоты вышки.
Теперь можно определить опрокидывающий момент.
МU= РЛ×H+ РВ×( НВ/2+h)
Вернуться к оглавлению
Определение противодействующего момента
Для определения этого момента необходимо знать вес вышки со всеми устройствами, вес фундамента и вес грунта на нем. Анализируя рис. 4 можно сделать вывод, что противодействовать будет и грунт, расположенный по бокам по направлению действия опрокидывающего момента. Это действительно так, но только после того, как грунт станет достаточно плотным. А для этого потребуется определенное время. Поэтому в процессе строительства этот противодействующий фактор учитывать нельзя.
Как видно на рис. 4, расстояние от силы FU до точки О (проекция опорного ребра) равно а. Следовательно, условие устойчивости основания ветрового генератора будет:
МU≤ k×a×FU,
где k >1- коэффициент надежности.
Как предупреждение следует указать, что приведенный расчет не учитывает многих факторов, которые обязательно учитывают при строительстве высотных зданий, заводских труб, железнодорожных и автомобильных мостов. Поэтому имеет смысл привлечь специалиста даже для установки такого, на первый взгляд, не сложного сооружения, как вышка.
moifundament.ru
2.5. Расчет фундамента на устойчивость против опрокидывания и
сдвига
Устойчивость конструкций против опрокидывания следует рассчитывать по формуле
,
где 
и 
– моменты соответственно опрокидывающих
и удерживающих сил относительно оси
возможного поворота (опрокидывания)
конструкции, проходящий по крайним
точкам опирания, кН·м;
–коэффициент
условий работы, принимаемый при проверке
конструкции, опирающихся на отдельные
опоры, для стадии строительства равным
0,95; для стадии постоянной эксплуатации
равным 1,0; при проверке сечений бетонных
конструкций и фундаментов на скальных
основаниях, равным 0,9; на нескальных
основаниях – 0,8;
–коэффициент
надежности по назначению сооружения,
принимаемый равным 1,1 при расчетах для
стадии постоянной эксплуатации и 1,0 при
расчетах для стадии строительства.
Опрокидывающие силы следует принимать с коэффициентом надежности по нагрузке, большим единицы.
Удерживающие
силы следует принимать с коэффициентом
надежности по нагрузке для постоянных
нагрузок 
=1. При
расчете фундаментов опор мостов на
устойчивость против сдвига по основанию
сила 
стремится сдвинуть фундамент, а сила
трения его о грунт
(по подошве фундамента) сопротивляется
сдвигу. Сила
равна
,
где 
В соответствии с требованиями СНиП 2.05.03 –84 устойчивость конструкций против сдвига (скольжения) следует рассчитывать по формуле
,
где 
– сдвигающая сила,
кН, равная сумме проекций сдвигающих
сил на направление возможного сдвига;
–коэффициент
условий работы, принимаемый равным 0,9;
–коэффициент
надежности по назначению сооружения,
принимае
мый равным 1,1;
–удерживающая
сила, кН, равная сумме проекций удерживающих
сил на направление возможного сдвига.
Сдвигающие силы следует принимать с коэффициентом надежности по нагрузке, большим единицы, а удерживающие силы – с коэффициентом надежности по нагрузке, указанные выше.
В качестве удерживающей горизонтальной силы, создаваемой грунтом, допускается принимать силу, значение которой не превышает активного давления грунта.
При
расчете фундамента на сдвиг принимают
следующие значении коэффициентов трения 
кладки по грунту:
Таблица 2.5.1. – Значении коэффициентов трения
Грунты | |
Глины во влажном состоянии | 0,29 |
Глины в сухом состоянии | 0,30 |
Суглинки и супеси | 0,30 |
Гравийные и галечниковые | 0,50 |
Пески | 0,40 |
Скальные с омыливающейся поверхностью (глинистые сланцы, известняки и т.п.) | 0,25 |
Скальные с неомыливающейся поверхностью | 0,6 |
Пример
2.5.1.Определить
устойчивость фундамента опоры моста
против опрокидывания, если дано:
вертикальная сила 
=7704
кН; момент опрокидывающих сил
=2190
кН·м.Размеры
фундамента и другие характеристики
приведены на рис.5.
Рис.5. Схема к расчету фундамента на устойчивость против опрокидывания
Решение. Устойчивость конструкций против опрокидывания следует рассчитывать по формуле
.
кН·м
Принимаем 
и
.
Тогда .
Следовательно, проверка на устойчивость против опрокидывания обеспечена.
Пример
2.5.2. Определить
устойчивость фундамента опоры моста,
опирающейся на глину, против сдвига,
если дано: вертикальная сила 
=7704
кН; момент
опрокидывающих сил
=2190
кН·м.Размеры
фундамента и другие характеристики
приведены на рис.5.
Решение. Устойчивость конструкций против сдвига (скольжения) следует рассчитывать по формуле
.
Принимаем 
и
. Из табл.2.5.1.
значение коэффициента 
принимаем
равным 0,3.
Тогда удерживающая сила будет равна
кН.
Сдвигающую силу определим по формуле
кН.
кН.
Так как728 < 1891,следовательно, устойчивость фундамента против сдвига по подошве обеспечена.
studfiles.net
Как сделать расчет фундамента на опрокидывание
- Монтаж фундамента
- Выбор типа
- Из блоков
- Ленточный
- Плитный
- Свайный
- Столбчатый
- Устройство
- Армирование
- Гидроизоляция
- После установки
- Ремонт
- Смеси и материалы
- Устройство
- Устройство опалубки
- Утепление
- Цоколь
- Какой выбрать
- Отделка
- Устройство
- Сваи
- Виды
- Инструмент
- Работы
- Устройство
- Расчет
Поиск
Фундаменты от А до Я.- Монтаж фундамента
- ВсеВыбор типаИз блоковЛенточныйПлитныйСвайныйСтолбчатый
Фундамент под металлообрабатывающий станок
Устройство фундамента из блоков ФБС
Заливка фундамента под дом
Характеристики ленточного фундамента
- ВсеВыбор типаИз блоковЛенточныйПлитныйСвайныйСтолбчатый
- Устройство
- ВсеАрмированиеГидроизоляцияПосле установкиРемонтСмеси и материалыУстройствоУстройство опалубкиУтепление
Устранение трещин в стенах фундамента
Как армировать ростверк
Необходимость устройства опалубки
Как сделать гидроизоляцию цоколя
- ВсеАрмированиеГидроизоляцияПосле установкиРемонтСмеси и материалыУстройствоУстройство опалубкиУтепление
- Цоколь
- ВсеКакой выбратьОтделкаУстройство
Отделка фундамента камнем
Выбор цокольной плитки для фасада
Что такое цоколь
Как закрыть винтовые сваи
- ВсеКакой выбратьОтделкаУстройство
- Сваи
- ВсеВидыИнструментРаботыУстройство
Динамические и статические испытания свай
Использование железобетонных свай
Изготовление винтовых свай своими руками
- ВсеВидыИнструментРаботыУстройство
fundamentaya.ru
Фундамент: расчет возможного опрокидывания
Представить себе опрокинутый фундамент частного дома достаточно сложно. Естественной причиной, по которой возможно опрокидывание небольшого дома, является ветер огромной силы, способный за счет парусности строения опрокинуть его набок. Например, как одиноко стоящую сосну, у которой нет фундамента, но вместо него есть корни.
Рис. 1. Варианты возможных поворотов и смещений фундамента: а — осадка с поворотом, б — осадка с поворотом и смещением, в — сдвиг по подошве.
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.
На мелкозаглубленное основание в зимний период действуют выталкивающие силы, возникающие в результате пучения грунта. Неравномерное распределение этих сил и может привести к потере устойчивости фундамента, показанное на изображении, особенно в том случае, если по каким-либо причинам на основание не было возведено строение. Чтобы в этом случае исключить потерю устойчивости, грунт необходимо защитить от промерзания.
Если произошла потеря устойчивости, когда строительство дома было закончено, следует искать ошибки при расчете требуемой прочности. Но это все же не должно было привести к опрокидыванию всего сооружения, как это показано на рис. 2. Изображен небольшой дом, опрокидывание которого произошло не потому, что не был выполнен соответствующий расчет фундамента. При определении размеров основания и его заглубления, не были учтены физические свойства грунта (на изображении видно, что это песчаный грунт).
Нужен ли расчет основания частного дома на устойчивость?
Фундамент, который под действием внешних сил не опрокинется, не сдвинется в горизонтальной плоскости вместе с грунтом, считают устойчивым. На устойчивость рассчитывают фундаменты таких ответственных элементов, как опоры мостов, заводских труб и т. п.
В отличие от заводских труб расчет фундамента частных домов на опрокидывание можно не выполнять. И причина в том, что эти дома имеют сравнительно небольшую высоту. Если у заводской трубы центр тяжести и равнодействующая силы ветра находятся на значительной высоте от фундамента, в результате чего может образоваться момент достаточный для нарушения устойчивости, то для низкого строения, расчет по этому фактору просто не нужен.
В частном секторе в настоящее время также появляются отдельные строения, которые требуют расчетов их оснований на такое воздействие. Например, ветровые генераторы. На рис. 3 представлен 1 из вариантов основания для такого генератора. Следует обратить внимание на глубину заложения основания. Она явно превышает глубину промерзания грунта. Остальные же размеры на изображении 3 могут служить только для ориентирования и могут отличаться от фактических размеров. Высота вышки — НВ, для надежной работы генератора, зависит от местности, но в среднем ее можно считать равной 20 м.
Определение опрокидывающего момента
Рис. 3. Схема основания ветрового генератора.
На рис. 4 приведена расчетная схема с указанием сил, действующих на фундамент. Основным фактором, создающим опрокидывание, является момент MU, а основным препятствием этому является сила FU. Именно эта составляющая препятствует потере устойчивости.
Равномерно распределенная нагрузка Р представляет собой реакцию грунта на действие силы FU. Сила Qr оказывает влияние на сдвиг в горизонтальной плоскости. При расчете на сдвиг большое значение имеет коэффициент трения кладки по грунту. Для расчета на опрокидывание эту силу не учитывают
Для определения опрокидывающего момента MU необходимо знать скорость ветра и площадь сооружения, на которую он воздействует (парусность). Чтобы обеспечить работу ветрового генератора, необходима минимальная скорость, равная примерно 6-8 м/с. Однако, необходимо учесть, что скорости ветра могут быть значительно больше, поэтому следует рассчитывать на максимально возможную в данном районе скорость. Например, при скорости ветра 10 м/с давление составляет 60 Н/м 2 , а при скорости 50 м/с это давление составит 1500 Н/м 2 . В таблице № 1 приведены значения, по которым, зная максимальные скорости ветра, можно определить его давление.
Фундамент: расчет возможного опрокидывания
Расчет на опрокидывание фундамента позволяет определить его устойчивость к воздействиям внешних сил. Достоверные результаты достигаются при учете соответствующих коффициентов и параметров здания.
Источник: moifundament.ru
Когда отношение высоты здания к его размерам в плане велико, а также существует большая податливость основания, то под действием ветровых и сейсмических нагрузок возможно опрокидывание здания. Расчет на опрокидывание здания очень важен, так как напрямую связан с конструктивной безопасностью здания в целом.
«Нормы строительства и проектирования многоэтажных железобетонных конструкций» (JZ 102-79) рекомендуют при расчете на опрокидывание здания придерживаться следующего отношения удерживающего момента MR к опрокидывающему Mov:
«Правила строительства и проектирования многоэтажных железобетонных конструкций» (JGJ 3-91) тот же расчет ведут по условию:
«Строительные нормы сейсмостойкого проектирования» ( GB 50011-2001) предписывают при сочетании нагрузок, в которые входят сейсмические воздействия, коэффициенты сочетания принимать равными 1,0. Для многоэтажных зданий с отношением высоты к ширине больше 4 не допускается отрицательное давление под подошвой фундамента, а также области с нулевым давлением. В остальных зданиях область нулевого давления не должна превышать 15% площади фундамента.
Согласно «Технической инструкции по проектированию конструкций высотных зданий» (JGJ 3-2002) для зданий с отношением высоты к ширине больше 4 в основании фундаментов не должно быть области нулевых напряжений, для зданий с отношением меньше 4 область нулевых напряжений допускается не более 15% площади фундамента.
Схема фундамента
1 — верхняя часть, 2 — подвал, 3 — расчетная точка сопротивления опрокидывающему моменту, 4 — нижняя грань фундамента
- Опрокидывающий и удерживающий моменты
Пусть площадь воздействия момента опрокидывания является площадью его основания, а сила воздействия — горизонтальном сеисмическои нагрузкой или горизонтальной ветровой нагрузкой:
где Mov — опрокидывающий момент, Н — высота здания, С — глубина подвала, V — суммарные значения горизонтальной силы.
Удерживающий момент вычисляется в краевых точках от воздействия суммарных нагрузок:
где МR — удерживающий момент, G — суммарные нагрузки (постоянные нагрузки, ветровые и снеговые нагрузки с пониженным нормативным значением), В — ширина подвала.
- Регулирование удерживающего момента и область нулевых напряжений в основании фундамента
К расчету удерживающего момента
Предполагаем, что линии действия суммарных нагрузок проходят через центр основания здания (рис. 2.1.4). Расстояние между этой линией и равнодействующей эпюрой напряжений основания e, длина области нулевых напряжений В-х, отношения длины области нулевых напряжений и длины основания (В — х)/В определяются по формулам:
Из формул получено отношение площади области нулевых напряжений и площади основания для безопасного удерживающего момента.
Расчет на опрокидывание здания
Читайте статью «Расчет на опрокидывание здания» в категории «Проектирование зданий и сооружений». Роспайп производит компенсаторы для трубопроводов с доставкой по России
Источник: ros-pipe.ru
Расчет на опрокидывание фундамента: устойчивость
Представить себе опрокинутый фундамент частного дома достаточно сложно. Естественной причиной, по которой возможно опрокидывание небольшого дома, является ветер огромной силы, способный за счет парусности строения опрокинуть его набок. Например, как одиноко стоящую сосну, у которой нет фундамента, но вместо него есть корни.
Рис. 1. Варианты возможных поворотов и смещений фундамента: а — осадка с поворотом, б — осадка с поворотом и смещением, в — сдвиг по подошве.
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.
На мелкозаглубленное основание в зимний период действуют выталкивающие силы, возникающие в результате пучения грунта. Неравномерное распределение этих сил и может привести к потере устойчивости фундамента, показанное на изображении, особенно в том случае, если по каким-либо причинам на основание не было возведено строение. Чтобы в этом случае исключить потерю устойчивости, грунт необходимо защитить от промерзания.
Если произошла потеря устойчивости, когда строительство дома было закончено, следует искать ошибки при расчете требуемой прочности. Но это все же не должно было привести к опрокидыванию всего сооружения, как это показано на рис. 2. Изображен небольшой дом, опрокидывание которого произошло не потому, что не был выполнен соответствующий расчет фундамента. При определении размеров основания и его заглубления, не были учтены физические свойства грунта (на изображении видно, что это песчаный грунт).
Вернуться к оглавлению
Нужен ли расчет основания частного дома на устойчивость?
Фундамент, который под действием внешних сил не опрокинется, не сдвинется в горизонтальной плоскости вместе с грунтом, считают устойчивым. На устойчивость рассчитывают фундаменты таких ответственных элементов, как опоры мостов, заводских труб и т. п.
В отличие от заводских труб расчет фундамента частных домов на опрокидывание можно не выполнять. И причина в том, что эти дома имеют сравнительно небольшую высоту. Если у заводской трубы центр тяжести и равнодействующая силы ветра находятся на значительной высоте от фундамента, в результате чего может образоваться момент достаточный для нарушения устойчивости, то для низкого строения, расчет по этому фактору просто не нужен.
В частном секторе в настоящее время также появляются отдельные строения, которые требуют расчетов их оснований на такое воздействие. Например, ветровые генераторы. На рис. 3 представлен 1 из вариантов основания для такого генератора. Следует обратить внимание на глубину заложения основания. Она явно превышает глубину промерзания грунта. Остальные же размеры на изображении 3 могут служить только для ориентирования и могут отличаться от фактических размеров. Высота вышки — НВ, для надежной работы генератора, зависит от местности, но в среднем ее можно считать равной 20 м.
Вернуться к оглавлению
Определение опрокидывающего момента
Рис. 3. Схема основания ветрового генератора.
На рис. 4 приведена расчетная схема с указанием сил, действующих на фундамент. Основным фактором, создающим опрокидывание, является момент MU, а основным препятствием этому является сила FU. Именно эта составляющая препятствует потере устойчивости.
Равномерно распределенная нагрузка Р представляет собой реакцию грунта на действие силы FU. Сила Qr оказывает влияние на сдвиг в горизонтальной плоскости. При расчете на сдвиг большое значение имеет коэффициент трения кладки по грунту. Для расчета на опрокидывание эту силу не учитывают
Для определения опрокидывающего момента MU необходимо знать скорость ветра и площадь сооружения, на которую он воздействует (парусность). Чтобы обеспечить работу ветрового генератора, необходима минимальная скорость, равная примерно 6-8 м/с. Однако, необходимо учесть, что скорости ветра могут быть значительно больше, поэтому следует рассчитывать на максимально возможную в данном районе скорость. Например, при скорости ветра 10 м/с давление составляет 60 Н/м2, а при скорости 50 м/с это давление составит 1500 Н/м2. В таблице № 1 приведены значения, по которым, зная максимальные скорости ветра, можно определить его давление.
Расчет на опрокидывание фундамента
Расчет на опрокидывание фундамента: устойчивость Представить себе опрокинутый фундамент частного дома достаточно сложно. Естественной причиной, по которой возможно опрокидывание небольшого дома, является ветер огромной……
Источник: readmehouse.ru
Расчет фундамента на устойчивость должен исключать возможность его опрокидывания, сдвига по основанию и сдвига совместно с грунтом по некоторой поверхности скольжения. Фундамент считают устойчивым, если выполняется условие (6.1), в котором под F понимают силовое воздействие, способствующее потере устойчивости (опрокидыванию или сдвигу) фундамента, а под Fu — сопротивление основания или фундамента, препятствующее потере устойчивости. Расчеты устойчивости выполняют по расчетным нагрузкам, полученным умножением нормативных нагрузок на коэффициенты надежности по нагрузке. Если для одной и той же нагрузки нормами предусмотрены два коэффициента надежности, то в расчете учитывают тот из них, при котором будет меньший запас устойчивости.
Рис. 7.7. Схема к расчету фундамента на устойчивость против опрокидывания
При расчете фундаментов опор мостов на устойчивость против опрокидывания все внешние силы, действующие на фундамент (включая его собственный вес), приводят к силам Fv, Qr и моменту Мu (рис. 7.7). Силы Fv и Qr равны проекциям всех внешних сил соответственно на вертикаль и горизонталь, а момент Ми равен моменту внешних сил относительно оси, проходящей через центр тяжести подошвы фундамента перпендикулярно расчетной плоскости. Момент Ми способствует опрокидыванию фундамента (повороту его вокруг оси О — см. рис. 7.7). Момент Mz, сопротивляющийся опрокидыванию, будет равен Fva, где а — расстояние от точки приложения силы Fv до грани фундамента, относительно которой происходит опрокидывание.
Устойчивость конструкций против опрокидывания следует рассчитывать по формуле
Ми≤(ус/уn)Мz, (7.5)
где Мu и Мz — моменты соответственно опрокидывающих и удерживающих сил относительно оси возможного поворота (опрокидывания) конструкции, проходящей по крайним точкам опирания, кН·м, ус — коэффициент условий работы, принимаемый при проверке конструкций, опирающихся на отдельные опоры, для стадии строительства равным 0,95, для стадии постоянной эксплуатации равным 1,0, при проверке сечений бетонных конструкций и фундаментов на скальных основаниях, равным 0,9, на нескальных основаниях — 0,8, уn — коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,1 при расчетах для стадии постоянной эксплуатации и 1,0 при расчетах для стадии строительства.
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.
В соответствии с требованиями СНиП 2.05.03—84 устойчивость конструкций против сдвига (скольжения) следует рассчитывать по формуле
Qr≤(yc/yn)Qz, (7.6)
где Qr — сдвигающая сила, кН, равная сумме проекций сдвигающих сил на направление возможного сдвига, ус — коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,9, уn — коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый как и в формуле (7.5), Qz — удерживающая сила, кН, равная сумме проекций удерживающих сил на направление возможного сдвига.
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:
Расчет на опрокидывание фундамента
Расчет фундамента на устойчивость должен исключать возможность его опрокидывания, сдвига по основанию и сдвига совместно с грунтом
Источник: www.stroitelstvo-new.ru
Соответственно, возникает несколько вопросов:
1) Можно ли в данном случае опираться на насыпной грунт или нет? Ранее всегда старался проходить насыпные грунты и на них ничего не опирал.
2) Помогите просчитать фундамент на опрокидывание, сдвиг? Расчетное значение грунта для данного фундамента с опиранием на насыпной грунт у меня получилось R=600кПа. Если судить по модулю деформации, то Е=25МПа — для насыпного грунта, для следующего гравийного — Е=19МПа, для 3-го дресвяного — E=25МПа, для 4-го мергеля — 300МПа. Т.е. получается если в качестве фундамента будет все-таки столбчатый фундамент — то есть ли смысл опирать на 2-ой или 3-ий слои грунта? Напомню, мощность насыпного грунта 4м.
3) Можно, конечно, применить столбчатый фундамент на свайном основании. Однако, все равно надо куда-то уместить 2-метровый «анкерный закладной элемент». Как быть тогда в этом случае?
P.S! Дружу с Лирой, если есть лировцы.
P.P.S! Всё, как всегда, дали только сегодня, а сдать надо было еще вчера.
***
Заранее спасибо всем откликнувшимся!
1) Нет.
2) R=60тн/м2 для насыпного грунта жутко многовато (ищите ошибку), при расчете необходимо проверить P 0,25, Pmin>0. В случае трапецевидной фигуры давления под подошвой опракидывание исключено. Опирать лучше на ИГЭ2 и далее. Сваи до 4метров включительно применять не рационально (книжица была о рациональном применении свайных фундаментов). Сдвиг в Вашем случае вряд ли возможен ветру противодействует — грунт засыпки + масса фундамента + трение по подошва.
3) Делать выше (h) ростверк.
P/S. В Вашем случае наиболее трудоемкий процесс определить усилие возникающее от мачты так как надо учесть пульсацию ветра и сейсмику и без расчетных программ сделать это крайне проблематично.
Для восприятия нагрузки для вашей мачты размера 2.4х2.4 недостаточно — отрыв подошвы фундамента.
При заглублении 2.4 требуется размер подошвы 4.2х4.2 для выполнения требования Pmin/Pmax > 0.25
При заглублении 2.4 требуется размер подошвы 3.3х3.3 для выполнения требования Pmin > 0
Армирование оголовка тоже недостаточное.
Посчитано для нагрузок при N=2.1т
Размеры даны без учета проверок фундамента по сеисмике на сдвиг.
Обоснуйте документально, что на насыпных грунтах строить нельзя или же это опять сугубо ваше личное мнение, которое вы никому не навязываете?
И что. Мачты заводские, уже расчитаны под определенные ветровые нагрузки, с приведением максимальных усилий на фундамент.
Вы тему читаете, товарищи? Я хочу лишь узнать (вспомнить), как считать фундамент на опрокидывание и сдвиг. На кой мне сдалась эта мачта, которую заказчик зная марку, закажет ее и поставит. Усилия у меня все есть. Сейсмику одновременно вместе с ветром не считают! — так мне сказали в техподдержке Лиры еще давным давно, когда я начинал. А в данном случае больше будет нагрузка от ветра, которую надо считать в геометрической нелинейности. В моем же случае, она типовая для определенного ветрового района и уже посчитана перед производством. Так что мачта меня особо не волнует. Мне лишь надо разработать фундамент.
Для восприятия нагрузки для вашей мачты размера 2.4х2.4 недостаточно — отрыв подошвы фундамента.
При заглублении 2.4 требуется размер подошвы 4.2х4.2 для выполнения требования Pmin/Pmax > 0.25
При заглублении 2.4 требуется размер подошвы 3.3х3.3 для выполнения требования Pmin > 0
Армирование оголовка тоже недостаточное.
Посчитано для нагрузок при N=2.1т
Размеры даны без учета проверок фундамента по сеисмике на сдвиг.
Во-первых, геологи указали все, что нужно! См.вложенный файл «геология.jpg». Во-вторых, СНиП 2.02.01-83 больше не действует, а действует сейчас его актуализированная версия СП 22.13330.2011. Ну да Бог с ним, новый, как правило, дополняет старый и во многом повторяет его. В-третьих, я умею читать, а вы? Почитайте внимательно, что гласит пункт 2.42: «Предварительные размеры фундаментов назначаются по конструктивным соображениям или исходя из табличных значений расчетного сопротивления грунтов основания R(0) в соответствии с рекомендуемым приложением 3″. И где тут сказано, что на насыпных грунтах строить нельзя? В-четвертых, я читал «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» как только он появился. И что-то не припомню там про запрет строительства на насыпных грунтах. А вы? В-пятых, вы пишете из того же п.2.42: «окончательные размеры фундамента по R0 допускается принимать только для зданий и сооружений III класса ответственночти.» Это не совсем так! Продолжение пункта 2.42 гласит дословно так: «Значениями R(0) допускается также пользоваться для окончательного назначения размеров фундаментов зданий и сооружений III класса, если основание сложено горизонтальными (уклон не более 0,1), выдержанными по толщине слоями грунта, сжимаемость которых не увеличивается в пределах глубины, равной двойной ширине наибольшего фундамента, считая от его подошвы.» И где тут наречие «только»? Возможно вы имели в виду п.2.13(2.5) Пособия к тому самому СНиП 2.02.1-83*, где сказано следующее:
«Нагрузки на основание допускается определять без учета их перераспределения надфундаментной конструкцией при расчете:
а) оснований зданий и сооружений III класса,
.
У меня все усилия на фундамент дает производитель мачты в своей таблице (посмотрите один из первых скринов с мачтой), так что давайте забудем о мачте и сосредоточимся на фундаменте!
Спасибо за ваш расчет. Хочу спросить вас, в какой программе вы считали мой фундамент на отрыв?
Я вот, не без помощи друга, провел свой ручной расчет столбчатого фундамента на отрыв с размерами 3,3х3,3м по подошве и высотой 3м. Тоже не проходит. ((( Я так понимаю, относительный эксцентриситет должен быть менее 1/6 (0,167), так? Можно ли делать относительный эксцентриситет хотя бы 0,25 для мачт или нет?
Расчет фундамента под мачту на опрокидывание и сдвиг?
Расчет фундамента под мачту на опрокидывание и сдвиг? Основания и фундаменты
Источник: forum.dwg.ru
postroifundament.ru
Как произвести расчет фундамента на опрокидывание: формула, примеры
Точные расчеты на этапе проектирования помогают определить и необходимое количество материалов и составить точную смету. В настоящей статье мы расскажем, как делать расчет фундамента частного дома на опрокидывание.
Читайте также: Какие существуют размеры блоков ФСБ для фундамента
Типы фундаментов
В настоящее время применяется несколько типов фундаментов для различных видов сооружений и грунтов.
Ленточный вариант наиболее простой – по сути, это сравнительное невысокое основание, построенное под всеми стенами дома. Оно принимает на себя нагрузку и 
распределяет ее по поверхности земли. Такой фундамент, в свою очередь, опирается на плиты. Обычно сооружается для домов от трех этажей и выше. Причем внутреннее пространство используют для обустройства подвального помещения.
Здесь не требуется специальное оборудование и особо сложные технологии. Кроме того, популярность данной конструкции обусловлена простотой, долговечностью и устойчивостью к разрушению.
Конструкция столбчатого фундамента совершенно другая. Представляет она собой совокупность опор, погруженных в землю на определенное расстояние.
Используется для решетчатой (каркасной) либо бревенчатой постройки до 2-х этажей. Данный вид целесообразен в тех местностях, где на почву не влияют температурные изменения.
Плиточный фундамент представляет собой монолитное основание из железобетона, уложенное на дно котлована уплотненное предварительно:
- щебнем;
- песком;
- бетоном.
Применяют в тяжелых плотных грунтах для больших многоэтажных сооружений (башни водонапорные, ретрансляционные и пр.).
Такой вариант также подойдет для отдельно стоящей дымовой трубы. Существенным недостатком считают высокую стоимость работ и материалов.
Свайный тип фундамента представляет собой конструкцию, состоящую из множества длинных столбов, объединенных поверху либо плитами или балками из бетона. Устраивают такие фундаменты в слабых почвах, неспособных удерживать тяжелые строения. Данный тип основания применяют для строительства многоэтажек.
По СНиПам для всех крыш необходим еще расчет ветровой нагрузки.
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.
Вес перекрытий:
- 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.
Вес крыши:
- 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 м2. Соответственно, вес стен – 25,1 тонны.
Совокупный размер перекрытий (их два – цокольное и чердачное) – 80 м2. Масса – 8 тонн.
Кровля для такого стандартного дома (с учетом всех скатов) будет иметь размер 96 метров квадратных и вес 2,88 тысячи килограммов.
Определение площади фундамента и его веса
Для того чтобы выяснить, сможет ли имеющийся на вашем участке грунт выдержать дом, нужно знать и вес дома, и массу собственно фундамента.
Поскольку чаще всего особняки возводятся на ленточных фундаментах, рассмотрим здесь именно этот вариант.
Для кирпичного дома основание углубляют в почву на 150 сантиметров, то есть ниже точки промерзания. К этому также добавляют еще полметра, выступающие над землей. То есть совокупно высота фундамента составляет 200 см.
Затем требуется выяснить длину всей ленты. Для этого периметр прибавляют к протяженности внутренне перегородки. То есть если основание имеет размер 5 на 8 метров и еще одну поперечную перемычку внутри, то в сумме получится 31 м.
Вслед за этим рассчитывается объем. Здесь длина фундамента умножается сначала на его высоту, а затем на ширину. Последнее значение примем за 50 сантиметров. Результат – 31 кубический метр.
Удельный вес бетона на м3 составляет 2,4 тысячи килограммов. Умножив это значение на 31, получаем массу фундамента – 74,4 тонны.
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 см2. 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 см2;
- 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.
Опрокидывание
Опрокидывающему моменту особого внимания уделять не следует, поскольку геометрия частного дома делает его маловероятным.
В целом расчет осуществляется следующим образом – от минимальной для региона ветровой нагрузки, отнимают подъемную силу, воздействующую на крышу. Расчет данных величин следует поручить архитектору.
Определяя силу, при которой может произойти сдвиг строения, учитывают:
- рельеф местности;
- наличие деревьев;
- расположение прочих построек.
svoidomstroim.ru
ПОДРОБНЫЙ ПРИМЕР РАСЧЕТА СТОЛБЧАТОГО ФУНДАМЕНТА
ПОДРОБНЫЙ ПРИМЕР РАСЧЕТА СТОЛБЧАТОГО ФУНДАМЕНТА
Перед тем как начать строить дом, нужно сначала провести все необходимые расчеты. Есть фундаменты, которые просчитываются достаточно легко – это плитные и ленточные, а есть более сложные варианты – столбчатые.
У этих фундаментов есть одно неоспоримое преимущество – их можно дорабатывать (специальные подошвы и расширения), но это скорее исключение, чем правило.Основываются расчеты столбчатого фундамента сразу на нескольких факторах – масса дома и масса фундамента, а вот масса здания формируется из целого ряда показателей, часть из которых учитывается, а часть (при частном строительстве) можно смело отбросить. Для столбчатого фундамента совершенно не играет роли среднегодовая сила ветра и сейсмическая активность региона, потому что на маленький дом эти силы имеют минимальное воздействие, которое принимается за нуль.
Все основные факторы должны быть учтены максимально верно, чтобы в итоге не возникало неожиданностей.
Пример расчета
Для наглядного объяснения рассмотрен расчет столбчатого фундамента для двухэтажного каркасного дома размерами 6 на 6 метров.
Пример представлен на основе следующих исходных данных:
- стены толщиной 150 мм, площадь — 100 м2;
- кровля металлическая по деревянным стропилам с уклоном 25 градусов площадью 40 м2;
- площадь перекрытий по деревянным балкам 72 м2;
- снеговой район lV;
- грунт основания — гравийный с глиной.
Рассчитываем нагрузки с учетом коэффициентов:
- от стен = 100м 2*50 кг/м2*1,1 = 5500 кг;
- от перекрытий = 72м2*150кг*1,1 = 11800 кг;
- от кровли = 40м2*60кг/м2*1,1 = 2640 кг.
Чтобы рассчитать собственный вес фундаментов принимаем его ширину 400 мм. Предварительно принимается 1 столб на каждые 2 метра периметра здания. Для данного примера 24/2 = 12 шт. Глубина промерзания грунта для выбранного климатического района (по СП «строительная климатология») 1,8 м. Столб должен опираться на 0,2 м ниже глубины промерзания и выходить из земли на 0,5 м. Такое заглубление необходимо, чтобы предотвратить опрокидывание или выпирание при воздействии сил морозного пучения. Получаем значение 2,5 м.
- масса всех столбов равна 1,3 *2,5м*0,4м*0,4м*12шт*2500кг/м3 = 15600 кг;
- полезная долговременная нагрузка 150кг/м2*72м2*1,2 = 12960 кг;
- снеговая нагрузка = 240кг/м2*1,4*40м2 = 13440 кг.
Сумма всех значений составляет 61940 кг.
S = 61940кг/4,0 кг/см2 = 15485см2 на все столбы.
Площадь одного столба = 40см*40см = 1600 см2.
Количество столбов в этом примере на весь фундамент = 15485/1600 = 9,67 шт. Принимаем 10 шт.
В данном случае 4 столба будут располагаться по углам, а остальные 6 необходимо расположить по периметру. Части здания, сильно различающиеся по весу необходимо рассчитывать отдельно и располагать на независимых друг от друга фундаментах (например, основная часть дома и летняя веранда).
myremdom.ru