Содержание

Расчет фундамента забора на опрокидывание

Правила и пример расчета нагрузок на фундамент

Прежде чем начать работы по изготовлению фундамента под забор, как и под любое другое сооружение, необходимо произвести расчеты, целью которых является определение двух основных параметров: глубины залегания и площади основания.

В этой статье мы разберем, как это можно сделать и приведем конкретный пример.

Что нужно для расчета?

В процессе выполнения данных расчетов требуется учитывать особенности грунта, в котором будет находиться фундамент, к которым относятся:

  • тип грунта;
  • пучинистость грунта;
  • глубина промерзания;
  • уровень залегания грунтовых вод.

Кроме природных (естественных) факторов при расчете основных параметров фундамента учитываются также нагрузки, которым будет подвергаться в фундамент в процессе эксплуатации. Принято разделять такие нагрузки на временные и постоянные. Для фундамента под забор к постоянным нагрузкам следует отнести:

  • вес самого фундамента;
  • вес конструкции забора.

К переменным относятся ветровые нагрузки.

Подробная инструкция о том, как сделать фундамент для забора с кирпичными столбами, находится здесь.

Если вас интересует, как смонтировать ленточный фундамент для забора своими руками, прочтите эту статью.

О том, как забетонировать столбы для забора, вы можете узнать отсюда.

Расчет нагрузки в зависимости от типа основания

Фундаменты под забор бывают двух основных типов:

Фундамент ленточного типа

Главным параметром для расчета глубины залегания фундамента является глубина промерзания грунта. Разумеется, что в зависимости от климатической зоны этот показатель существенно меняется, но для легкого забора, изготовленного из дерева, профнастила или других современных материалов, этот показатель практически фиксирован – 50 см. Но следует помнить, что это глубина без учета верхнего (плодородного) слоя, толщина которого 10-15 сантиметров.

Расчет площади основания фундамента направлен на определение оптимальной пропорции, которая позволит достигнуть максимальной устойчивости возводимой конструкции. Ошибки в расчетах могут привести либо к «осадке» конструкции, либо к ее «выталкиванию» пучинистыми грунтами.

Площадь основания рассчитывается по специальной формуле:

S = [k(n)*F]/[k(c)*R], где:

  • S — площадь основания фундамента;
  • k(n) – коэффициент надежности (как правило, принимается 1,2, т.е. запас площади составляет 20%);
  • F – суммарная расчетная нагрузка на основание грунта. Равняется суммарному весу фундамента и забора с учетом максимальных ветровых нагрузок;
  • k(c) – коэффициент, характеризующий условия работы, учитывающий наиболее вероятную работу материалов в конструкциях. Для конструкций из бетона равняется 1,1;
  • R — показатель расчетного сопротивления грунта, берется из таблицы.

Нагрузка на грунт от фундамента и конструкций забора рассчитывается исходя из веса материалов, из которых они изготовлены. К примеру, вес одного кубического метра бетонного фундамента составляет от 2200 до 2500 килограмм.

Ветровую нагрузку на конструкцию забора следует рассчитывать исходя из стандартных для конкретной территории показателей, руководствуясь положениями строительных норм и правил (СНиП 2.01.07-85).

Фундамент столбчатого типа

Алгоритм расчета базовых параметров для фундамента столбчатого типа ничем не отличается от аналогичного расчета для ленточного типа фундаментов. Рассчитанная площадь основания столбчатого фундамента может быть разделена равными долями на необходимое количество столбов.

В случае, если вместе с деревянным забором устанавливаются тяжелые цельнометаллические ворота, целесообразнее параметры фундамента для ограждения и ворот рассчитать отдельно.

Пример расчета

Необходимо рассчитать ширину основания ленточного монолитного бетонного фундамента под забор из красного кирпича длиной 120 метров и высотой 1,8 метра. Кирпич без пустот, кладка в полкирпича. Участок расположен на песчаном грунте средней крупности.

Алгоритм расчета нагрузок включает в себя несколько этапов:

  1. Работа с грунтом. На этом этапе необходимо определить тип грунта, в котором будет находиться фундамент. Основные виды грунтов достаточно легко определить по их внешнему виду. Самое простое решение на данном этапе – обратиться за помощью к соседям, если таковые имеются, и выяснить все особенности грунтов на данной территории.
    Точно так же можно выяснить и уровень залегания грунтовых вод, и глубину промерзания, а также пучинистость грунта. Как уже говорилось выше, эти показатели важны для расчета глубины фундамента.
  2. Рельеф участка. Особенности рельефа необходимо учитывать при выборе типа фундамента. В случае, если участок расположен на разных уровнях, то предпочтительнее изготовить столбчатый фундамент, при этом необходимо учитывать вероятность различной ветровой нагрузки на конструкцию на разных участках забора.

Сначала определим вес забора. Расчетный вес 1 кубического метра кирпичной кладки колеблется от 1900 до 2200 килограмм. Это усредненный показатель. Он зависит от соотношения в кладке раствора (и его удельного веса) и веса самого кирпича.

Далее определим общий объем кирпичной кладки в заборе. Ширина — 0,125 метра, длина — 120 метров, высота — 1,8 метра. 0,125*120*1,8 = 27 куб. м. Суммарный вес кирпичного забора составит 27*2000 = 54 000 килограмм.

Определяем вес фундамента. Рассчитать точно вес фундамента невозможно, т.к. мы не знаем его ширины (которую пытаемся определить в настоящем расчете). Поэтому принимаем ширину фундамента 40 сантиметров, глубину – 50 сантиметров. Плотность бетонных изделий составляет 2400 килограмм на кубометр. Общий объем фундамента составит 0,4*0,5*120= 24 куб. метра. Таким образом, общий вес фундамента составит 57 600 килограмм.

Определим ветровую нагрузку на забор. При расчете этой нагрузки необходимо учитывать три основных показателя:

  • скорость ветра;
  • температура воздуха;
  • атмосферное давление.

Температура и давление присутствуют в этой формуле как факторы, непосредственно влияющие на плотность воздуха, которая в нормальных условиях (сухой и чистый воздух) равняется 1,22 кг/м 3 . При снежных или песчаных бурях, при ливне и сильных порывах ветра плотность воздуха существенно увеличивается.

Силу ветра рассчитываем по упрощенной формуле:

F=0.61V 2 /9,8, где:

  • 0,61 – плотность воздуха;
  • V – скорость воздуха.

В средних широтах при прогнозируемой скорости ветра более 20 м/с объявляется штормовое предупреждение. Однако для обеспечения конструкции запасом прочности, произведем расчет исходя из скорости ветра 30 м/с.

F = 0,61*30*30/9,8 = 56 килограмм на квадратный метр забора.

Общая площадь забора равняется (1,8*120) 216 квадратных метров. Общая ветровая нагрузка на конструкцию составит 12 096 килограмма.

Пример схемы фундамента под забор

F=54000+57600+12096=123 696 килограмм.

Площадь основания фундамента рассчитываем исходя из следующих коэффициентов:

  • коэффициент надежности – 1,2;
  • коэффициент условий работы – 1,1;
  • расчетное сопротивление грунта – 3,5.

S = 1,2*123696/1,1*3,5 = 38554 кв.см / 10000 = 38,55 кв.м.

Получаем общую площадь основания фундамента 38,5 квадратных метра. Т.е. при длине фундамента 120 метров его ширина должна составить не менее 32 сантиметров.

Проверить правильность расчетов можно следующим образом: разделим суммарную нагрузку на общую площадь фундамента и сравним полученный результат с показателем сопротивления грунта. Если результат деления меньше или равен показателю – расчет выполнен правильно. В нашем примере 3,2кг/см 2 — меньше показателя сопротивляемости для плотного песка средней крупности.

Продолжаем расчет рекламной конструкции

Продолжаем расчет рекламной конструкции, определяем устойчивость конструкции на опрокидывание и проводим расчет на прочность ответственных соединительных элементов.

Расчет на устойчивость

Расчет фундаментных болтов рекламной конструкции

В зависимости от ветрового района установки и высоты конструкции сущетст-вуют два варианта исполнения фундаментных болтов: М 30 или М36 (см табл.1). Про­верка сечения болтов ведется для каждого из вариантов исполнения, при этом рас­сматривается случай, при котором сумма изгибающих моментов для элемента задан­ного сечения является наибольшей
Расчетная схема (фундаментные болты М 30)
Ветровой район III, высота стойки 4.5м ветровая нагрузка под углом 45гр к щиту

Проверка сечения фундаментных болтов М30:
— усилие в одном болте от действия момента относительно оси Х-Х

— усилие в одном болте от действия момента относительно оси Y-Y:

Итого на самый загруженный болт приходится
P = px+py =5968+ 2948 = 8916кг
Несущая способность фундаментного болта М36 составит: Nb=Rbt×Ab =1900×5.6 = 10640 кг, где
Rbt — расчетное сопротивление болтов растяжению ([2], табл.60)
Abn — площадь сечения болта нетто ([2], табл.62)
Итого: P = 8916 Вывод: принятые болты М30 удовлетворяют требованиям прочности

Читать еще:  Многоразовая опалубка для фундамента своими руками

Расчетная схема (фундаментные болты М36)
Ветровой район V, высота стойки 4.5м, ветровая нагрузка под углом 45гр к щиту

Проверка сечения фундаментных болтов М36:
— усилие в одном болте от действия момента относительно оси Х-Х


— усилие в одном болте от действия момента относительно оси Y-Y:

Итого на самый загруженный болт приходится
P = px+py =9525+ 4280 = 13805кг
Несущая способность фундаментного болта М36 составит:
Nb=Rbt×Ab = 1900×8.16 = 15504кг , где
Rbt — расчетное сопротивление болтов растяжению ([2], табл.60) Abn — площадь сечения болта нетто ([2], табл.62)
Итого: P = 13805 Вывод: принятые болты М36 удовлетворяют требованиям прочности

Расчет конструкции на устойчивость против опрокидывания

Расчетная схема


Под действием ветровой нагрузки конструкция пытается повернуться относи­тельно ребра фундамента (точка А)
Mопр=Pw×L, кгс × см
Удерживающий момент возникает от собственного веса фундаментного блока Рф , веса конструкции Pк и веса насыпного грунта с объемной массой не ниже 1.5т/м3

Результаты расчета в зависимости от высоты конструкции и ветрового района установки. Табл.3

Вет-
ровой район

Опро-
киды-
вающий момент, М
‘ ‘опр

Размеры фунда-
мента, м

Вес фунда-
мента, кг

Вес кон-
струк ции, кг

Вес насып-
ного грун­
та, кг

Вывод: устойчивость конструкции обеспечена

Расчет рекламной конструкции с помощью программного комплекса APM WinMachine

Расчет верхнего строения (поперечных балок и оголовка) выполнен с помощью сис­темы автоматизированного расчета APM WinMachine модуля APM Structure3D, пред­назначенного для расчета напряженно-деформированного состояния стержневых, пла­стинчатых, оболочечных и твердотельных конструкций, а также их комбинаций.
В зависимости от ветрового района установки и высоты конструкции существу­ют два варианта исполнения поперечных балок (гнутый швеллер 236х70 и швеллер с усилением из того же сечения, длиной 2м) и оголовка (труба 160х160х8(С245) и 160х160х8(С345)) (см. табл 1) Проверка элементов ведется для каждого из вариантов исполнения, при этом рассматривается случай, при котором сумма изгибающих мо-ментов для элемента заданного сечения является наибольшей
Проверка прочности поперечных балок, выполненных из гнутого швеллера 236х70 без усиления
Расчетная схема (согласно табл.1 и табл.2) принимается для IV-го ветрового рай­она, высота стойки 4м, при этом нагрузка на поперечные балки (соотв . на верхнюю, среднюю и нижнюю) составит:

Проверка прочности сечения оголовка выполненного из трубы 160х160х8 (С245) Расчетная схема (согласно табл.1 и табл.2) принимается для IV-го ветрового рай­она, высота стойки 4.5м, при этом нагрузка на поперечные балки составит:

Погонная нагрузка на балки составляет:

Проверка прочности сечения оголовка, выполненного из трубы 160х160х8 (С345) и поперечных балок из гнутого швеллера с усилением
Расчетная схема (согласно табл.1 и табл.2) принимается для V-го ветрового рай­она, высота стойки 45м, при этом нагрузка на поперечные балки составит:

Погонная нагрузка на балки составляет:

Проверка прочности сечения оголовка, выполненного из трубы 160х160х8 (С345) и поперечных балок из гнутого швеллера с усилением
Расчетная схема (согласно табл.1 и табл.2) принимается для V-го ветрового рай­она, высота стойки 45м, при этом нагрузка на поперечные балки составит:

Погонная нагрузка на балки составляет:

Результаты расчета приведены в приложении к расчету (соотв. Приложению 2, 3)
Вывод: представленный расчет показал, что несущие элементы конструкции удов­летворяют требованиям прочности, максимальные эквивалентные напряжения не пре­вышают допустимых .

Расчет болтового соединения оголовка (рекламного поля) конструкции

Проверка сечения болтов М24 (Кл 8.8):

— усилие в одном болте от действия момента относительно оси Х-Х

усилие в одном болте от действия момента относительно оси Y-Y:

Итого на самый загруженный болт приходится
P = px+py=6197 + 1755 = 7952кг
Несущая способность болта М24 составит:
Nb = Rbt ×Ab = 4000×3.52 = 14080кг, где
Rbt — расчетное сопротивление болтов растяжению (Кл 8.8)
Abn — площадь сечения болта нетто
Итого: P = 7952 Вывод принятые болты М24 удовлетворяют требованиям прочности

Список используемой литературы

1. СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»
2. СНиП II-23-81* «Стальные конструкции»
3. Уманский А . А . «Справочник проектировщика», Москва 1960г. 4. Работнов Ю. Н . «Сопротивление материалов»
5. СНиП 23-01-99 «Строительная климатология»
6. СНиП 2.0311-85 «Защита строительных конструкций от коррозий»

* В качестве примера показано выполнение расчетов рекламной конструкции одним из ведущих операторов наружной рекламы, действующих на территории России.
** Используемые при расчетах рекламных конструкций СНиПы

Фундамент под забор.

Выбор фундамента под забор является весьма непростой задачей, сам фундамент подбирается в зависимости от типа и конструкции забора, который вы планируете возвести. Для расчета фундамента вы можете воспользоваться калькулятором фундамента. Фундаменты для забора можно разделить на несколько типов:

Прежде чем начать строительство фундамента, потребуется выполнить разметку на участке, отведенном под строительство забора. Как правило, разметка выполняется по периметру и представляет собой веревку, которая натягивается между прутьями, вбитыми по углам. Далее рассмотрим возможные варианты фундаментов под забор.

Ленточный фундамент под забор.

Зачастую для сооружения забора выбирают именно ленточный фундамент, так как он считается самым надежным. Для сооружения ленточного фундамента под забор своими руками не потребуется много усилий. Далее рассмотрим варианты обустройства такого фундамента под забор.

После разметки необходимо подготовить траншеи для фундамента. Глубина траншеи под фундамент зависит от погодных условий, устойчивости почвы и массы конструкции. Зачастую глубина траншеи колеблется от 60 до 80 сантиметров. Ширина траншеи зависит от толщины самого забора. После подготовки траншеи на дно засыпается песочная подушка, которая тщательно утрамбовывается и обильно поливается водой.

Для прочности ленточного фундамента применяется арматурный каркас. Сечение стандартной арматуры для фундамента под забор составляет 10 миллиметров. Арматура для фундамента укладывается на расстоянии 5 сантиметров от дна траншеи. Для этого под укладывается опора. Два первых ряда арматурных прутов укладывают по длине траншеи, не доходя до стен 7 сантиметров. Поперечные прутья закрепляются вместе с вертикальными на расстоянии 40 сантиметров друг от друга. При этом вертикальные стойки находятся ниже верхнего среза фундамента на 5-7 сантиметров. Верх также закрепляется продольными прутьями. Конструкция крепится при помощи сварки или проволоки.

После подготовки траншеи и сооружения арматурного каркаса, непосредственно в траншею устанавливается опалубка. Сама опалубка сооружается из 25-милимитрового обрезного бруса или досок. Из самой опалубки сооружается короб, при этом необходимо учитывать, что верх фундамента должен подниматься над землей на 30 сантиметров или больше. Специалисты рекомендуют устанавливать распорные доски, которые укрепят щиты.

Заливка опалубки бетоном является завершающим этапом в сооружении ленточного фундамента под забор. Для этой цели изготавливается раствор из цемента и карьерного песка с соотношением (1:4). Для повышения прочности бетона, в его состав подсыпают отсев либо щебень. Чтобы грунт в траншее не впитывал влагу из раствора, тем самым уменьшая его прочность, дно ямы необходимо увлажнять. По пришествии 3-х суток после заливки бетона вы сможете можно приступать к сооружению забора своими руками.

Каменный фундамент под забор.

Одним из самых прочных и надежных фундаментов принять считать каменный фундамент. Он подойдет для любых заборов кроме плиточного и забора из сетки. Главным недостатком данного фундамента является сложность возведения подобной конструкции. Такая сложность обусловлена, прежде всего тем, что камни различны по размеру и имеют неровную поверхность.

Самым сложным процессом в строительстве каменного фундамента под забор считается расчет расположения строения. Что же касается сооружения такого фундамента, то сначала укладываются большие камни, потом вокруг больших камней выкладываются меньшие по размеру, а снаружи конструкции укладываются камни с ровной поверхностью. Кладка камня производится либо на сухую, либо с применением раствора. Долговечность подобного сооружения зависит от учета всех факторов, которые влияют на прочность фундамента. Существуют следующие факторы которые необходимо учитывать:

  • Проседание основы под действием собственной массы;
  • Смещения почвенных пластов, подмывание сточными водами.

По этой причине внимательно и грамотно все рассчитайте, а так же применяйте только качественные материалы для сооружения каменного фундамента.

Столбовой фундамент под забор.

Данный тип фундамента в основном применяется для деревянных заборов или заборов из сетки, реже из профнастила. Основным достоинством столбового фундамента под забор является простота исполнения и монтажа, а так же дешевизна подобного сооружения. Использование такого фундамента будет целесообразно на пучинистых грунтах. Расстояние между столбами будет зависеть от конструкции будущего забора и составляет от 2-х до 3-х метров. На таком расстоянии друг от друга выкапываются углубления. Ввинченные фундаментные столбы будут так же неплохим вариантом. Диаметр углубления рассчитывается по диаметру столбов плюс 15-30 сантиметров. Глубина углублений составляет 100-150 сантиметров. Дно углублений засыпают песком вперемешку со щебнем на высоту 20 сантиметров и обильно увлажняют водой. Столбы которые вставляются в углубление выравнивают строго вертикально при помощи отвеса или уровня, после чего заливают пескобетоном до уровня земли.

Читать еще:  Цоколь из пеноблоков на ленточный фундамент

В качестве опор можно применять уголки, древесину обработанную антисептиком, кирпич, квадратные металлические трубы. Для того чтобы не допустить попадания внутрь полых столбов воды и снега, сверху выполняются заглушки. В итоге мы получаем надежно установленные столбы-опоры, на которые крепятся поперечины.

Ленточно-столбовой фундамент под забор.

Зачастую данный фундамент применяется под кирпичный забор, смешанный (деревянный забор с каменными или кирпичными столбами), забор из профнастила. Для его сооружения выполняется разметка, после чего выкапывается траншея шириной 20-25 сантиметров, глубиной 0,5 метра. Через каждые 2-3 метра выкапываются углубления для столбов будущей опоры забора. Ширина этих углублений должна быть не менее 0,4 метра, а глубина ниже уровня промерзания грунтов, примерно 1,5 метра. Под опоры для лучшей прочности рекомендуется использовать каркасы из металла. Сами столбы вставляются в углубления, после чего оно заливается бетоном, при этом вертикальность опоры необходимо контролировать уровнем или отвесом. На завершающем этапе в траншею укладывается металлическая арматура толщиной 8-12 миллиметров и так же заливается бетоном до уровня грунта.

Для сооружения фундамента под забор практически не требуется никаких специальных навыков, достаточно просто все грамотно рассчитать и использовать качественные материалы, тогда ваш фундамент и забор прослужат многие десятилетия без необходимости переделки либо ремонта.

Рассчитываем фундамент на опрокидывание

Давно известно, что надежность здания зависит не только от правильного выбора фундамента, качественных стройматериалов, профессиональных работников, но и от определения грунтов на участке и соответствующий расчет нагрузок.

Сведения и задачи для расчетов

Стройка начинается с расчета. Это первое правило строительства и неважно, идет речь о жилом 9-этажном доме или хижине дяди Тома, к примеру. Для расчетов необходимы данные. Сбор сведений – такая же ответственная работа, как и проведение расчетов. Данные собираются по-разному. Это могут быть динамические или статические испытания, а зачастую параметры и значения из таблиц.

Для проектирования фундаментов нужны такие сведения:

  • выкладки инженерно-геологических работ;
  • характеристика здания – назначение, конструкционные решения, технология строительства;
  • какие силы и нагрузки действуют на фундамент;
  • наличие близкорасположенных фундаментов и воздействие на них возводимого здания.

Все указания по расчетам оснований зданий и сооружений приведены в одноименном СП 22.13330.2011, актуализированной версии СНиП 2.02.01-83.

При расчетах определают:

  • каким будет основание;
  • тип, конструкцию, материал и размер фундамента;
  • работы по уменьшению влияния деформаций;
  • мероприятия для ослабления изменений близлежащих фундаментов.

Расчет оснований

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

Разработкой должна быть решена задача обеспечение их устойчивости в любых проявлениях неблагоприятных вариантов нагрузок и воздействий. Ведь потеря устойчивости оснований соответственно повлечет деформацию, а, возможно, и разрушение всего или части здания.

Последствия сдвига фундамента

Проверке подвергаются такие вероятные потери устойчивости:

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

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

Применение метода предельных состояний

Расчетная схема определения нагрузок достаточно разнообразна и специфична для каждого объекта. На разных этапах до 1955 г. существовали разные методы расчета конструкций: а) допускаемых напряжений; б) разрушающих нагрузок. С момента указанной даты расчеты ведутся по методу предельных состояний. Его особенностью является наличие целого ряда коэффициентов, учитывающих предельную прочность конструкций. Когда такие конструкции перестают отвечать требованиям эксплуатации, их состояние называется предельным.

Упомянутыми СП и СНиП устанавливаются следующие предельные состояния оснований:

  • по несущей способности;
  • по деформациям.

Деформация фундамента здания из-за смещения

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

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

Основания рассчитываются по первой группе в таких ситуациях:

  1. при наличии горизонтальных нагрузок – подпорная стена, работы по углублению подвала (реконструкция), фундаменты распорных сооружений;
  2. расположение объекта вблизи котлована, откоса или подземной выработки;
  3. основание состоит из увлажненных или жестких грунтов;
  4. сооружение находится в перечне по I уровню ответственности.

Расчет нагрузок

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

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

В постоянные нагрузки входят:

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

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

Как правило, на основание или конструкцию действует несколько сил, поэтому расчеты предельных состояний выполняются по критическим сочетаниям нагрузок или соответствующим усилиям. Такие сочетания проектируются при анализе состава одновременного приложения различных нагрузок.

По составу нагрузок различаются:

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

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

Расчет устойчивости фундаментов

Пока лишь только поверхностно ознакомившись с методом предельных состояний, можно представить объем информации и количество расчетов, необходимых для правильного проектирования фундаментов. Здесь нет места ошибкам и оплошностям, ведь речь идет о безопасности не только строителей, но и жильцов или рабочих. И хотя риски массового строительства и индивидуального несопоставимы, малейшие сомнения должны побудить застройщика обратиться к проектировщикам.

Сложный расчет подошвы фундамента на опрокидывание начинается с проверки несущей способности основания. В первую очередь необходимо проверить условие:

На разных грунтах сила предельного сопротивления основания будет разной. Для скальных грунтов ее вычисляют таким образом:

На увлажненных грунтах она определяется из равенства между соотношениями нормальных и касательных напряжений в поверхностях скольжения.

Проверка на сдвиг по подошве

Необходимо из всех возможных поверхностей скольжения найти наиболее опасную, и для нее обеспечить равновесие сил: сдвигающих и удерживающих. Проверочными действиями охватываются сочетания нагрузок и различные воздействия. Для каждого случая вычисляется предельная нагрузка.

Обязательным условием расчетов является построение схем и чертежей (на заданную ось или относительно основания), позволяющих определить равенство сил или моментов. В схемах указываются:

  • нагрузки от здания;
  • вес грунта;
  • сила трения по критической поверхности скольжения;
  • сила фильтрационного давления.

Поскольку плоский сдвиг по подошве возможен в ситуации, когда механическое взаимодействие грунта и подошвы фундамента путем сцепления меньше горизонтального давления, необходимо произвести расчеты сил на сдвиг и сдерживающих сил. Проверка фундамента на устойчивое положение заключается в соблюдении условия:

где Q1 – составляющая расчетных нагрузок на фундамент, параллельная плоскости сдвига, кН; Еа и Ер – составляющие равнодействующих активного и пассивного давления грунта на боковые грани фундаментов, параллельные плоскости сдвига (кН); N1 – сумма расчитанных нагрузок по вертикали (кН); U – гидростатическое противодавление (кН); b, l – параметры фундамента (м); c1, f – коэффициенты грунтов: сцепления и трения.

Если условие не соблюдается, то сопротивление сдвигу можно увеличить, повышая коэффициент трения. Тогда под фундамент нужно готовить гравийно-песчаную подушку. Посмотрите видео, как сделать песчаную подушку для увеличения устойчивости фундамента.

Сдвиг по подошве обычно происходит на мало сжимаемых грунтах. Зачастую наблюдается глубинный сдвиг внутри грунтового массива.

Читать еще:  Как поднять теплицу на фундамент

Проверка на опрокидывание

Это последний этап проведения расчета на опрокидывание. Он скорее формальный, поскольку опрокидывание по одной из граней подошвы может быть вероятным при строительстве на жестком основании – скальных грунтах. В отличие от них сжимаемые основания предрасположены к возникновению кренов, тогда точка вращения смещается к центру фундамента.

В любом случае должно подтверждаться правило, что момент устойчивости сильнее опрокидывающего момента. Проверкой устанавливается следующая закономерность:

Проверка устойчивости ограждающей бетонной стены. Условия примера: ширина подошвы – 2,1 м, высота – 2 м. Одна сторона засыпана грунтом вровень со стеной: q=10 кН/м2, γ1 =18 кН/м3, φ1=16º.

Действие вертикальной нагрузки N1=400 кН/м, горизонтальной – Т1,1=120 кН/м.

  • Необходимо провести проверку на сдвиг.

Вычисляются нагрузки, действующие на стену. Помимо указанных в условии примера, дополнительно действует горизонтальная сила от пригруза и засыпки. Она определяется по формуле:

Высчитывается собственный вес бетонной стены (плотность 25 кН/м3):

Теперь рассчитаем вес грунта на обрезах:

Рассчитывается сдвигающая сила по формуле:

Теперь удерживающая сила (коэффициент трения 0,45)

Для проверки истинности выражения (12.5) нужно взять коэффициент условий работы и коэффициент надежности (для сооружений III уровня ответственности – 1,1).

Подставляя данные 151,4≤1*221,9/1,1=201,7, получаем результат, что сила трения больше сдвигающей силы, следовательно, устойчивость обеспечивается.

  • Второй стадией проводится проверка на опрокидывание.

Выявляются горизонтальные силы, их положение относительно подошвы фундамента:

Вычисляется опрокидывающий момент, действующий от горизонтальных сил:

Вертикальные силы создают момент устойчивости относительно выбранной точки подошвы фундамента:

Проверку на опрокидывание можно вывести по коэффициенту устойчивости фундамента

Правила и пример расчета нагрузок на фундамент

Прежде чем начать работы по изготовлению фундамента под забор, как и под любое другое сооружение, необходимо произвести расчеты, целью которых является определение двух основных параметров: глубины залегания и площади основания.

В этой статье мы разберем, как это можно сделать и приведем конкретный пример.

Что нужно для расчета?

В процессе выполнения данных расчетов требуется учитывать особенности грунта, в котором будет находиться фундамент, к которым относятся:

  • тип грунта;
  • пучинистость грунта;
  • глубина промерзания;
  • уровень залегания грунтовых вод.

Кроме природных (естественных) факторов при расчете основных параметров фундамента учитываются также нагрузки, которым будет подвергаться в фундамент в процессе эксплуатации. Принято разделять такие нагрузки на временные и постоянные. Для фундамента под забор к постоянным нагрузкам следует отнести:

  • вес самого фундамента;
  • вес конструкции забора.

К переменным относятся ветровые нагрузки.

Подробная инструкция о том, как сделать фундамент для забора с кирпичными столбами, находится здесь.

Если вас интересует, как смонтировать ленточный фундамент для забора своими руками, прочтите эту статью.

О том, как забетонировать столбы для забора, вы можете узнать отсюда.

Расчет нагрузки в зависимости от типа основания

Фундаменты под забор бывают двух основных типов:

Фундамент ленточного типа

Главным параметром для расчета глубины залегания фундамента является глубина промерзания грунта. Разумеется, что в зависимости от климатической зоны этот показатель существенно меняется, но для легкого забора, изготовленного из дерева, профнастила или других современных материалов, этот показатель практически фиксирован – 50 см. Но следует помнить, что это глубина без учета верхнего (плодородного) слоя, толщина которого 10-15 сантиметров.

Расчет площади основания фундамента направлен на определение оптимальной пропорции, которая позволит достигнуть максимальной устойчивости возводимой конструкции. Ошибки в расчетах могут привести либо к «осадке» конструкции, либо к ее «выталкиванию» пучинистыми грунтами.

Площадь основания рассчитывается по специальной формуле:

S = [k(n)*F]/[k(c)*R], где:

  • S — площадь основания фундамента;
  • k(n) – коэффициент надежности (как правило, принимается 1,2, т.е. запас площади составляет 20%);
  • F – суммарная расчетная нагрузка на основание грунта. Равняется суммарному весу фундамента и забора с учетом максимальных ветровых нагрузок;
  • k(c) – коэффициент, характеризующий условия работы, учитывающий наиболее вероятную работу материалов в конструкциях. Для конструкций из бетона равняется 1,1;
  • R — показатель расчетного сопротивления грунта, берется из таблицы.

Нагрузка на грунт от фундамента и конструкций забора рассчитывается исходя из веса материалов, из которых они изготовлены. К примеру, вес одного кубического метра бетонного фундамента составляет от 2200 до 2500 килограмм.

Ветровую нагрузку на конструкцию забора следует рассчитывать исходя из стандартных для конкретной территории показателей, руководствуясь положениями строительных норм и правил (СНиП 2.01.07-85).

Фундамент столбчатого типа

Алгоритм расчета базовых параметров для фундамента столбчатого типа ничем не отличается от аналогичного расчета для ленточного типа фундаментов. Рассчитанная площадь основания столбчатого фундамента может быть разделена равными долями на необходимое количество столбов.

В случае, если вместе с деревянным забором устанавливаются тяжелые цельнометаллические ворота, целесообразнее параметры фундамента для ограждения и ворот рассчитать отдельно.

Пример расчета

Необходимо рассчитать ширину основания ленточного монолитного бетонного фундамента под забор из красного кирпича длиной 120 метров и высотой 1,8 метра. Кирпич без пустот, кладка в полкирпича. Участок расположен на песчаном грунте средней крупности.

Алгоритм расчета нагрузок включает в себя несколько этапов:

  1. Работа с грунтом. На этом этапе необходимо определить тип грунта, в котором будет находиться фундамент. Основные виды грунтов достаточно легко определить по их внешнему виду. Самое простое решение на данном этапе – обратиться за помощью к соседям, если таковые имеются, и выяснить все особенности грунтов на данной территории.
    Точно так же можно выяснить и уровень залегания грунтовых вод, и глубину промерзания, а также пучинистость грунта. Как уже говорилось выше, эти показатели важны для расчета глубины фундамента.
  2. Рельеф участка. Особенности рельефа необходимо учитывать при выборе типа фундамента. В случае, если участок расположен на разных уровнях, то предпочтительнее изготовить столбчатый фундамент, при этом необходимо учитывать вероятность различной ветровой нагрузки на конструкцию на разных участках забора.

Сначала определим вес забора. Расчетный вес 1 кубического метра кирпичной кладки колеблется от 1900 до 2200 килограмм. Это усредненный показатель. Он зависит от соотношения в кладке раствора (и его удельного веса) и веса самого кирпича.

Далее определим общий объем кирпичной кладки в заборе. Ширина — 0,125 метра, длина — 120 метров, высота — 1,8 метра. 0,125*120*1,8 = 27 куб. м. Суммарный вес кирпичного забора составит 27*2000 = 54 000 килограмм.

Определяем вес фундамента. Рассчитать точно вес фундамента невозможно, т.к. мы не знаем его ширины (которую пытаемся определить в настоящем расчете). Поэтому принимаем ширину фундамента 40 сантиметров, глубину – 50 сантиметров. Плотность бетонных изделий составляет 2400 килограмм на кубометр. Общий объем фундамента составит 0,4*0,5*120= 24 куб. метра. Таким образом, общий вес фундамента составит 57 600 килограмм.

Определим ветровую нагрузку на забор. При расчете этой нагрузки необходимо учитывать три основных показателя:

  • скорость ветра;
  • температура воздуха;
  • атмосферное давление.

Температура и давление присутствуют в этой формуле как факторы, непосредственно влияющие на плотность воздуха, которая в нормальных условиях (сухой и чистый воздух) равняется 1,22 кг/м 3 . При снежных или песчаных бурях, при ливне и сильных порывах ветра плотность воздуха существенно увеличивается.

Силу ветра рассчитываем по упрощенной формуле:

F=0.61V 2 /9,8, где:

  • 0,61 – плотность воздуха;
  • V – скорость воздуха.

В средних широтах при прогнозируемой скорости ветра более 20 м/с объявляется штормовое предупреждение. Однако для обеспечения конструкции запасом прочности, произведем расчет исходя из скорости ветра 30 м/с.

F = 0,61*30*30/9,8 = 56 килограмм на квадратный метр забора.

Общая площадь забора равняется (1,8*120) 216 квадратных метров. Общая ветровая нагрузка на конструкцию составит 12 096 килограмма.

Пример схемы фундамента под забор

F=54000+57600+12096=123 696 килограмм.

Площадь основания фундамента рассчитываем исходя из следующих коэффициентов:

  • коэффициент надежности – 1,2;
  • коэффициент условий работы – 1,1;
  • расчетное сопротивление грунта – 3,5.

S = 1,2*123696/1,1*3,5 = 38554 кв.см / 10000 = 38,55 кв.м.

Получаем общую площадь основания фундамента 38,5 квадратных метра. Т.е. при длине фундамента 120 метров его ширина должна составить не менее 32 сантиметров.

Проверить правильность расчетов можно следующим образом: разделим суммарную нагрузку на общую площадь фундамента и сравним полученный результат с показателем сопротивления грунта. Если результат деления меньше или равен показателю – расчет выполнен правильно. В нашем примере 3,2кг/см 2 — меньше показателя сопротивляемости для плотного песка средней крупности.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector