Výpočet sloupového základu s příkladem

Spolehlivost základové konstrukce do značné míry závisí na výpočtu sloupového základu a správném umístění nosných sloupů.

Sloupový základ je betonový nebo kovový rám (mřížka) spočívající na svislých pilířích uložených v zemi do určité hloubky.

Materiálem pro stavbu pilířů může být železobeton, plné hliněné cihly, bloky, kovové trubky nebo suť. Širší základna může být poskytnuta ve spodní části každého nosného sloupku pro zvětšení nosné plochy. Průřez svislých podpěr může být kulatý nebo čtvercový.

Spolehlivost základové konstrukce do značné míry závisí na výpočtu sloupového základu a správném umístění podpěrných sloupů, které musí být instalovány:

• ve všech úhlech budovy;
• na křižovatkách a křižovatkách stěn;
• na rovných úsecích mříže ne dále než dva metry od sebe.

Rámová konstrukce mříže musí sloužit jako podpěra pro všechny nosné stěny a příčky. Pokud je budova dlouhá, měly by být poskytnuty další příčníky, které zajistí spolehlivější spojení mezi podélnými nosníky.

Požadavky na použití sloupových základů

Nízká cena konstrukce podepřené svislými pilíři ji činí velmi atraktivní pro soukromé developery. Tento typ základů má však řadu omezení ve svém použití.

Mezi nepříznivé podmínky pro použití sloupových základů patří:

• pravděpodobnost horizontální mobility půdy a bočních vnějších zatížení;
• půda náchylná k sedání nebo zvednutí;
• vysoká hladina podzemní vody, která by se neměla přiblížit k základně blíže než 500 mm;
• hloubka zamrznutí půdy více než 1,5 m;
• výškové rozdíly na staveništi jsou více než 2 metry;

Snížená nosnost umožňuje použití pouze pro rámové domy, výstavbu lehkých obytných budov z panelových a dřevěných materiálů, dále malé vany, verandy, přístavby, hospodářské budovy a pro rámové garáže.

Měrná hmotnost materiálu stěn u jednopodlažních budov by neměla překročit 1000 kg/m3 a tloušťka stěny by neměla přesáhnout 400 mm. Použití těžkých železobetonových podlah, trámů a překladů není povoleno.

Pro takové prostory, jako jsou verandy, přístavby a přístavby, se doporučuje vytvořit si vlastní základ. Hmotnost jejich konstrukcí je mnohem menší než samotná obytná budova. Proto lze použít jednodušší a levnější provedení. Kromě toho může takové oddělení výrazně snížit celkovou plochu domu a vést k různým výsledkům výpočtu.

Počáteční data pro výpočet

Aby bylo možné správně vypočítat počet podpěr pro sloupový základ, je nutné mít informace. Počáteční údaje pro výpočet zahrnují:

• zprávu o inženýrsko-geologických průzkumech včetně struktury půdních průřezů a údajů o výskytu podzemní vody;
• únosnost půdy;
• hloubka mrazu a množství sněhové pokrývky v dané oblasti, převzato z SP 131.13330.2012 „Stavební klimatologie“;
• údaje o měrné hmotnosti stavebních konstrukcí, ze kterých bude budova postavena, převzaty z SP 20.13330.2016 „Zatížení a nárazy“.

Pokud se rozhodnete nezapojit specialisty do provádění průzkumných prací a nemáte informace o geologii lokality, budete muset provést studii půdy sami.

K tomu je nutné na stavbě vykopat 2-3 jámy do hloubky minimálně 0,5 metru pod základovou opěrnou podložku. Pokud je nalezena vrstva obsahující vlhkost, nelze sloupcový základ použít pro stavbu. Budete si muset vybrat dražší základ.

Posouzení únosnosti zeminy

Přirozené složení půdy určuje její únosnost a proto je po prostudování geologických údajů nutné vybírat z tabulky. 1-5 na straně 6 SNiP 2.02.01-83 „Základy budov a konstrukcí“ údaje o vypočteném odporu zemin odpovídající skutečné situaci. Je třeba vzít v úvahu, že uvedené číselné hodnoty se vztahují k hloubce založení větší než 1,5 metru. Každých 500 mm stoupání tuto hodnotu zvyšuje 1,4krát.

Stanovení hmotnostního zatížení základové základny

Hmotnost konstrukčních prvků budovy, sněhová pokrývka v zimě, technické vybavení a domácí spotřebiče jsou nejdůležitějšími určujícími faktory pro výpočet nadace. Je možné se pokusit vypočítat každou jednotlivou strukturu na základě specifické hmotnosti jejích základních prvků, ale to je velmi rozsáhlý a složitý úkol. Referenční literatura již poskytuje průměrné zobecněné údaje, které lze vzít jako základ. Zde jsou některé z nich:

• stěna ze dřeva o tloušťce 150 mm – 120 kg/m2;
• srubové stěny 240 mm – 135 kg/m2;
• rámové stěny s izolací tloušťky 150 mm – 50 kg/m2;
• pěnobetonové tvárnice třídy D600300 mm – 180 kg/m2;
• mezipodlažní strop na dřevěných trámech s izolací – 100 kg/m2;
• stejná půdní podlaha s přihlédnutím k izolaci – 150 kg/m2;
• desky z dutinového betonu – 350 kg/m2;
• provozní zatížení podlah – 200 kg/m2;
• střešní krytina s plechovou taškou – 30 kg/m2;
• střecha s břidlicí – 50 kg/m2;
• střešní krytina z keramických tašek – 80 kg/m2;
• zatížení sněhem pro střední Rusko – 100 kg/m2;
• pro jižní regiony – kg/m2.

Při provádění výpočtů je třeba vzít v úvahu i hmotnost samotného základu. K tomu je třeba určit jeho objem a vynásobit jej průměrnou měrnou hmotností železobetonu – 2500 kg/m2. Při změně sklonu střechy se zde uvedená hodnota může snížit nebo zvýšit.

Obecný výpočet sloupového základu

Výpočet základové konstrukce je založen na stanovení celkové plochy průřezu všech nosných základových sloupů (S). Je definován jako poměr celkové hmotnosti budovy (P) k vypočtenému odporu zeminy (Ro) podle vzorce:

S = 1.4 x P/Ro, kde 1,4 je bezpečnostní faktor.

Při vypracování předběžného dispozičního plánu základových pilířů bylo stanoveno jejich umístění a minimální možné množství. Vydělením celkové plochy průřezu počtem podpor tedy můžete získat rozměry průřezu každého jednotlivého sloupového základu.

Pokud je velikost sloupků menší než 400 mm, měla by být přijata tato minimální velikost. Je-li požadovaný průřez sloupů větší než 600 mm, je nutné zvýšit jejich počet v diagramu, přičemž na rovných úsecích změníme vzdálenosti mezi podpěrami tak, aby se zatížení rozložilo rovnoměrněji.

Minimální plocha opěrné podložky musí být jedenapůlnásobek průřezu sloupu o tloušťce 400 mm.

Nosná rovina spodní části podpěry by měla být o 30-40 cm hlubší než úroveň promrzání půdy.

Příklad výpočtu počtu sloupců

Úkolem je vypočítat základy pro malý rámový dům ve středním klimatickém pásmu Ruska o rozměrech 5 x 6 metrů s výškou podlahy 3,0 metry a střechou z kovových tašek. Příklad výpočtu sloupcového základu obsahuje několik bodů.

• bereme jako podporu základ na kulatých železobetonových pilířích;
• hlavní zemina na staveništi je hlinitá (Ro – 3,5 kg/cm2);
• hloubka mrazu 1,1 metru;
• Při vrtání zkušební jámy nebyla zjištěna podzemní voda.

Definice hmotnostního zatížení:

1. celková plocha vnějších stěn a příček je 76 m2 a jejich celková hmotnost pak bude 76 x 50 = 3800 kg;
2. hmotnost suterénu o ploše 30 m2 je 30 x 100 = 6000 kg a hmotnost podkroví je 9000 kg;
3. plocha střechy je 52 m2, což znamená, že taková střecha váží 30 x 52 = 1560 kg;
4. zatížení sněhem bude 20 % normy při sklonu 46˚, což bude 100 x 52 x 0,2 = 1040 kg;
5. provozní zatížení na jednom podlaží je 30 x 210 = 6300 kg;
6. pro odhad hmotnosti základu vezmeme počet pilířů z dříve nakresleného diagramu a předpokládáme jejich průměr 400 mm, pak hmotnost 10 pilířů vysokých 1,5 metru bude 540 kg;
7. Hmotnost roštu je hmotnost železobetonových nosníků o průřezu 400×400 m, což bude 980 kg.

Shrnutím získaných dat získáme celkovou hmotnost domu rovných 29110 kg. Chcete-li určit celkovou plochu průřezu sloupů, vydělte 29110/3,5 = 8317 cm 2 .

Potom bude plocha průřezu každého z 10 sloupců rovna 832 mm2, což odpovídá průměru 326 mm. Vezmeme průměr 400 mm a určíme, že pro tuto budovu je minimální požadovaný počet pilířů 9 kusů.

Vzhledem k potřebě 40% bezpečnostní rezervy by však mělo být pro instalaci přijato 13 sloupků o průměru 400 mm.

V tomto článku se podíváme na funkce výpočtu zatížení základů domu. Dozvíte se, proč je nutné tyto výpočty provádět a jak je provádět sami. Podrobně bude prostudována technologie stanovení únosnosti zeminy, výpočtu hmotnosti objektu a síly sněhových a větrných vlivů a bude demonstrována posloupnost těchto výpočtů v praxi.

• Proč se provádějí výpočty zatížení základů?
• Pravidla pro výpočet zatížení nadace
• Výpočet zatížení na pásovém základu
• Výpočet zatížení na sloupový základ
• Výpočet zatížení pilotového základu
• Postup pro výpočty a zúčtování
• Sběr půdních indikátorů
• Stanovení únosnosti zeminy
• Výpočet zatížení s ohledem na plochu a region domu
• Naše služby

Zatížení základu jsou přípustné digitální hodnoty udávající nosnost. Provádění přesných výpočtů zahrnuje provádění geologického průzkumu a stanovení stupně uvolnění půdy a nasycení vlhkostí.

Proč se provádějí výpočty zatížení základů?

Výpočet zatížení, které základ unese během provozu, je klíčovou fází při návrhu jakéhokoli základu. Na základě těchto výpočtů jsou stanoveny potřebné nosné charakteristiky budoucího základu, jeho standardní velikost a nosná plocha.

Zjištěná zatížení hmotností budovy, zatížením sněhem a větrem, jakož i provozním tlakem se také porovnávají s únosností zeminy na staveništi, protože únosnost zeminy může být v některých případech menší než nosné vlastnosti samotného základu.

Rýže: Možný výsledek nesprávného výpočtu zatížení základů domu

Odpovědný přístup k provádění těchto výpočtů zajišťuje, že základ pro konkrétní budovu bude vybrán správně. V opačném případě riskujete stavbu domu na příliš slabém základu, což povede k jeho zničení a deformaci, nebo postavení základu s nedostatečnou nosnou plochou, který se pod tíhou stavby jednoduše usadí do země.

Je to důležité,: určování zatížení základů a jejich porovnání s únosností půdy je nejlépe svěřeno profesionálním projekčním organizacím, které provedou všechny výpočty v souladu se stavebními předpisy. Pokud se to rozhodnete udělat sami, je nesmírně důležité důkladně prostudovat metodiku provádění těchto výpočtů.

Obecná pravidla pro výpočet zatížení základu

Zatížení je určeno pomocí proměnných a konstantních hodnot:

• stavební hmota;
• základní hmotnost;
• zatížení střechy sněhem;
• tlak větru na budovu.

Celková hmotnost budovy se vypočítá sečtením hmotnosti stěn se stropy, dveří s okny, systému krokví a střechy, jakož i spojovacích prvků, klempířských, dekorativních prvků a počtu lidí, kteří budou v domě bydlet současně .

Výpočet zatížení na pásovém základu

Určení zatížení základny pásky začíná výpočtem hmotnosti samotné pásky, pro kterou se používá následující vzorec:

Pfl= V × q.

V – objem stěn;
q – hustota základního materiálu.

Je nutné sečíst všechny typy tlaku na základ, pro které můžete použít následující vzorec: (Pd+Pfl+ Psn+Pv)/ Sph.

Pozor! Je důležité, aby výsledek výpočtů, vyjádřený ve specifickém zatížení, byl menší než přípustné hodnoty odporu půdy. Rozdíl by měl být asi 25 %, což je nutné pro kompenzaci nepřesností.

Získání přesných informací je možné při zohlednění typů stěn, je nutné určit, které z nich jsou nosné a vykonávají funkci držení podlah, schodišť, krokví. Jsou identifikovány samonosné stěny, které plní funkci podpory výhradně vlastní hmoty. Na základě těchto údajů určí, na kterou stranu položit stěny určité šířky, s povinnou kontrolou přípustných hodnot.

Výpočty zatížení v softwaru APM Civil Engineering

Výpočet zatížení na sloupový základ

Zatížení na sloupovém základu se určuje pomocí jednoho vzorce. Zde je třeba počítat s tím, že vliv stavby bude rozložen mezi všechny stávající podpěry. Je nutné vynásobit plochu průřezu pilíře (Sс) do výšky (H). Výsledkem výpočtu bude objem, který by měl být vynásoben hustotou materiálu použitého k vybudování základu (q) a celkovým počtem sloupů uložených v půdě.

• Výpočty budou provedeny pomocí následujícího vzorce: Pфc= Sс× H× q×N.
• Celkový průřez lze určit pomocí následujícího vzorce: Sсо= Sс × N.

Zatížení pilot můžete vypočítat vydělením hmoty domu jeho nosnou plochou, která bude vypadat takto: P/Sco.

Je to důležité,! Pokud se během výpočtů ukáže, že zemní tlak překračuje přípustné hodnoty, pak by měly být změněny použité parametry a referenční plocha by měla být rozšířena. Je nutné zvýšit počet podpěr a zvětšit je v průměru, což pomůže získat základnu s požadovanými parametry.

Výpočet zatížení pilotového základu

Charakteristickým rysem výpočtu pilotového základu je potřeba identifikace hmoty budovy (P), která se dělí počtem podpěr.

Pozor! Je nutné vybrat piloty s požadovanými délkami a požadovanými pevnostními charakteristikami s ohledem na geologické vlastnosti půdy. Protože během provozu pilotový základ nese stejné zatížení jako jiné typy základů – od hmoty budovy, užitečného tlaku, sněhové pokrývky a větru.

Zatížení pilotového základu je nutné vypočítat tak, aby bylo možné později při projektování porovnat s maximálním přípustným zatížením zeminy staveniště a případně zvýšit počet pilot nebo průřez podpěr. použitý

Pro porovnání přípustných zatížení pilotového základu a půdy je třeba provést následující výpočty:

• Určete hmotnost budovy a všech souvisejících zatížení, sečtěte je a vynásobte bezpečnostním faktorem;
• Určete nosnou plochu jedné hromady pomocí vzorce: „r2 * 3.14“ (r je poloměr hromady, 3,14 je konstanta), poté vypočítejte celkovou nosnou plochu základny a výslednou hodnotu vynásobte počet pilot v základu;
• Vypočítejte skutečné zatížení na 1 cm2 půdy: vydělte hmotu budovy nosnou plochou základu;
• Porovnejte výsledné zatížení se standardním přípustným zatížením na zemi.

Například: dům o hmotnosti 95 tun. (s přihlédnutím k zatížení sněhem a větrem) je postaven na základech 50 vrtaných pilot, jejichž celková nosná plocha je 35325 2 cm3. Půdu na stanovišti představují tvrdé jílovité horniny, které vydrží zatížení 2 kg/cmXNUMX.

• Skutečné zatížení země: 95000/35325 = 2,69 kg/cm2.

Jak ukazují výpočty, zatížení z budovy přenášené základy do země umožňují realizovat tento projekt ve specifických terénních podmínkách.

Důležité! Pokud by byla zatížení větší než přípustná, bylo by nutné zvětšit nosnou plochu základu zvýšením počtu pilot nebo jejich průřezu.

Postup provádění výpočtů a výpočtů

Bez ohledu na typ základny se výpočty provádějí v následujícím pořadí:

• Kromě zatížení od hmotnosti samotné konstrukce, které se skládají z hmoty stěn, podlah a střechy, provozního tlaku, zatížení sněhem, je nutné zjistit parametry týkající se jednotkové délky podpěry. jsou také stanoveny zatížení krytem a větrem;
• Výpočet hmotnosti základu. Založení domu bude také vyvíjet zatížení na půdu, které je nutné vypočítat a přičíst k zatížení od hmoty budovy. Chcete-li to provést, musíte určit objem základny na základě rozměrů (výška, šířka a obvod) a vynásobit jej objemovou hustotou betonu (hmotnost jednoho metru krychlového).
• Výpočet nosných charakteristik půdy – k tomu musíte určit typ půdy a v souladu s regulačními tabulkami vypočítat přípustné zatížení na 1 cmXNUMX. půda.
• Ověření získaných údajů s odporem zeminy – v případě potřeby se upraví plocha podpory, např. u pásového podkladu se zvětší její tloušťka. Při uspořádání pilotových nebo sloupových základů je nutné zvýšit počet podpěr v základu nebo jejich průřezovou plochu;
• Měření základů – dimenzování;
• Výpočet tloušťky pískového polštáře vytvořeného přímo pod podrážkou. Zhutňovací lože z písku a štěrku je nutné, aby se zabránilo smršťování půdy pod tíhou budovy a aby se minimalizovaly svislé zvedání síly. Za normálních podmínek je jeho tloušťka 20 cm (10 cm písku a 10 cm štěrku), při stavbě těžkých domů v kypřené půdě však může být zvýšena až na 50 cm.

Je třeba vzít v úvahu, že uvedené vzorce pro výpočet zatížení budou relevantní výhradně v oblasti nízkopodlažní výstavby, to znamená při výstavbě objektů do výšky 3 podlaží. Schéma je zjednodušené, protože bere v úvahu pouze měrný odpor půdy, pokud je nutné předvídat posun půdních vrstev, mělo by to být vyhledat pomoc u profesionálů. Je vhodné provést výpočty dvakrát, aby se zajistilo určení požadovaných parametrů, protože na tom závisí stabilita budovy.

Sběr půdních indikátorů

Při návrhu základu je nutné provést geodetický rozbor zeminy na staveništi, který umožňuje určit tři důležité ukazatele – typ zeminy, hloubku jejího promrznutí a hladinu podzemní vody.

Na základě typu půdy se vypočítá její nosná charakteristika, která se používá při výpočtu nosné plochy základu. Hloubka zamrznutí půdy určuje úroveň prohloubení základu – při stavbě v podmínkách vzdutí půdy musí být základ položen pod mrazivou vrstvou země. Na základě údajů o podzemní vodě je určena potřeba vyvinout drenážní systém a vodotěsný základ.

Je to důležité,: výše uvedené indikátory půdy můžete sbírat sami, potřebujete k tomu pouze ruční vrtačku a metr.

Rýže: Struktura půdy v Moskevské oblasti

Pro sběr indikátorů je nutné vytvořit několik vrtů o hloubce 2-2.5 m pomocí ruční vrtačky podél obvodu staveniště Jedna studna by měla být umístěna ve středu staveniště, další dvě – ve středních částech bočních obrysů navrhovaného základu. Potřeba vyvrtat několik studní je způsobena skutečností, že různé části lokality mohou mít různé hladiny podzemní vody.

Nejprve musíte určit typ půdy: během procesu vrtání vezměte zeminu odstraněnou ze studny (z hloubky 2 metrů) a navalte ji do hustého válce o tloušťce 1-2 centimetry. Pak zkuste válec ohnout.

• Pokud je půda sypká a není možné z ní vytvořit válec (prostě se drolí), máte co do činění s písčitou půdou;
• Válec se odvaluje, ale zároveň je pokrytý prasklinami a láme se pod ohybovým tlakem, což znamená, že půda v oblasti je písčitohlinitá;
• Válec je hustý, ale při ohýbání se láme – lehká hlína;
• Půda se dobře válí, ale při ohnutí se pokryje trhlinami – těžká hlína s vysokým obsahem jílu;
• Zemina se snadno válí, při ohýbání nepraská a neláme se – jílovitá půda.

Dále je nutné určit ukazatel hladiny podzemní vody. Vyvrtané studny nechte přes noc, aby se naplnily vodou. Druhý den ráno vezměte dvoumetrový dřevěný proužek a zabalte jej papírem, proužek spusťte do otvoru. Na základě mokré oblasti určete, v jaké vzdálenosti od povrchu studny se voda nachází.

Rýže: Vyzkoušejte dobře, abyste určili hladinu podzemní vody

Je to důležité,: Skutečnou úroveň promrzání půdy doma není možné určit. To vyžaduje specializované vybavení a samotná analýza se provádí po dlouhou dobu pozorování konkrétní oblasti.

Předkládáme vaší pozornosti mapu odhadované hloubky zamrznutí půdy v různých oblastech Ruska, která by měla být použita při samostatném navrhování základů.

Rýže: Hranice zamrzání půdy v různých oblastech Ruska

Stanovení únosnosti zeminy

Přibližnou únosnost zeminy lze určit na základě dříve provedených průzkumů. Znáte-li typ půdy na staveništi, porovnejte jej s údaji v tabulce níže.