87 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет фундамента

Расчет фундамента. Нагрузки и воздействия

При проектировании фундаментов для выбора конструкции и назначения размеров необходимы определенные данные. Пока не будет известно значение максимальной нагрузки, производить расчет фундамента бессмысленно. Очень часто применяют такой термин, как сбор нагрузок на фундамент. Это название лучше раскрывает смысл расчета.

Нормативным документом, регламентирующим действия при определении нагрузок, являются строительные нормы и правила СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия .

Виды и особенности пустотных плит

Многопустотные ЖБИ для горизонтальных ограждающих и несущих конструкций по технологии производства бывают такого типа:

  • ПК – характеризуется применением опалубочного метода формования, при котором заливка бетона осуществляется в специальные формы, имеющие стандартные размеры.
  • ПБ – применяется методика непрерывного безопалубочного формования, при котором получается плита-полуфабрикат большой длины, разрезаемая на элементы заданных габаритов после того, как бетон наберет необходимую прочность.

По толщине ЖБИ подразделяются на такие разновидности:

  • Стандартные — ПК и ПБ с толщиной 220 мм.
  • Облегченные ПНО (производство осуществляется по опалубочной технологии), 1,6ПБ и 3,1ПБ (производятся по современному безопалубочному методу) с толщиной 160 мм.

Друг от друга плиты ПК и ПБ отличаются такими аспектами:

  • Внутреннее армирование – благодаря конструкции армирующего каркаса в изготовленных безопалубочным методом изделиях оказывает возможным резание их под углом от 0 до 180°. Однако лучше всего, если данная процедура будет осуществляться в заводских условиях. Противопоказано разрезание ПК, так как это может стать причиной нарушения несущей способности плиты.
  • Конфигурация продольных технологических отверстий – выполненные по опалубочной технологии изделия характеризуются большими и круглыми пустотами, что делает возможным прокладку инженерных коммуникаций внутри них (например, канализационных стояков).
  • Качество поверхности – благодаря новой технологии изготовления плиты ПБ обладают идеальной геометрией и более качественной поверхностью без сколов и наплывов. Кроме того, можно позволяет сэкономить на последующих отделочных работах.

Пример 1. Сбор нагрузок на междуэтажное перекрытие жилого дома.

Имеется перекрытие, состоящее из следующих слоев:

1. Многопустотная железобетонная плита — 220 мм.

2. Цементно-песчаная стяжка (ρ=1800 кг/м3) — 30 мм.

3. Утепленный линолеум.

На перекрытие опирается одна кирпичная перегородка.

Определим нагрузки, действующие на 1 м2 грузовой площади (кг/м2) перекрытия. Для наглядности весь процесс сбора нагрузок произведем в таблице.

— железобетонная плита перекрытия (многопустотная) толщиной 220 мм

— цементно-песчаная стяжка (ρ=1800 кг/м3) толщиной 30 мм

Виды креплений и соединений деревянных балок

В зависимости от конструкции и материала несущих стен деревянные балки крепятся:

  • в предусмотренные в кирпичной или блочной кладке гнёзда, заглубив брус или бревно не менее 150 мм, а доску не менее 100 мм;
  • на предусмотренные в кирпичной или блочной кладке полочки (уступы). Применяется в случае, если толщина стены второго этажа меньше, чем первого;
  • в вырезанные пазы в бревенчатых стенах на глубину не менее 70 мм;
  • к брусу верхней обвязки каркасного дома;
  • к металлическим опорам-кронштейнам, закреплённым на стенах.

1 — опора на кирпичную стену; 2 — раствор; 3 — анкер; 4 — изоляция толем; 5 — деревянная балка; 6 — опора на деревянную стену; 7 — болт

Если длины балки не хватает, можно её удлинить, соединив (срастив) по длине одним из известных способов с помощью деревянных штырьков и столярного клея. При выборе типа соединения руководствуйтесь направлением приложения нагрузки. Сращенные брусы желательно усилить металлическими накладками.

а — сжатие; б — растяжение; в — изгиб

Проверка выполненных расчетов

После выполнения всех подсчетов очень важно выполнить проверку, для этого, по имеющимся исходным данным необходимо сделать пересчет нагрузки на перекрытие на каждый кв. метр.

Читать еще:  Как крепить балки перекрытия в деревянном доме?

Итак, при общей площади перекрытия, к примеру, в 9 кв. метров, вес который приходится на 1 метр, равняется 2850 кг. Далее нужно вычесть из максимума допустимой нагрузки, собственный вес плиты и получится 484 кг на кв. метр.

Так, необходимо подчитать задуманное ранее напольное покрытие и вес отделочных материалов и далее отнять эту цифру, из полученной ранее. Пусть общий вес всех материалов будет равен 150 кг/кв.м., так: 484 – 150 = 334 килограмма на один кв. метр.

Разница в расчетах и некоторые погрешности допустимы, однако расчет может быть с погрешностью, не более 1 кг.

При планировании нагрузки, специалисты рекомендуют вначале распределить вес мебели равномерно и подсчитать общую массу и только после этого включать в формулу вес перегородок, дверей и т.д. Если же перегородки будут превышать допустимое значение нагрузки на перекрытие, необходимо будет выбрать более легкий материал.

Именно от грамотно сделанного расчета точечной нагрузки будет в большей степени зависеть продолжительность службы перекрытия и ее безопасность. Поэтому, несмотря на допускаемую погрешность, рекомендуется выполнять точный расчет, вплоть до граммов.

Несмотря на то, что привычнее пользоваться вышеописанной методикой расчетов точечной нагрузки, можно использовать более точную и безопасную, которая включает коэффициент надежности.

Для жилых многоэтажных построек принято выбирать коэффициент надежности, равный 1,2, что гарантирует в дальнейшем более безопасную эксплуатацию постройки, и длительный срок службы перекрытия.

2. Коэффициент надежности по нагрузке

Второй коэффициент, на который мы должны умножать все нормативные (характеристические) значения нагрузок, чтобы получить расчетные значения – это коэффициент надежности по нагрузке γf. Суть этого коэффициента в том, что мы никогда не сможем точно определить нагрузку в конкретной ситуации – и плотность материала может варьироваться, и толщина слоев, и временные нагрузки могут выходить за определенные им среднестатистические пределы – в общем, коэффициент γf по сути является коэффициентом запаса, который увеличивает или уменьшает нагрузку в зависимости от ситуации. И самое главное для нас – определиться правильно с расчетной ситуацией, чтобы правильно выбрать γf.

Для того, чтобы разобраться с тем, какое значение коэффициента γf следует выбирать в разных случаях, нужно усвоить для себя понятия предельного, эксплуатационного, квазипостоянного и циклического значения нагрузок. Чтобы вам не показалось, что я хочу вас запутать окончательно (с этим прекрасно справляется и сам ДБН «Нагрузки и воздействия», дополнительных усилий прилагать не нужно), я сразу сильно упрощу разбор этих понятий. Два последних мы отбрасываем, как встречающиеся крайне редко (в расчетах на выносливость, ползучесть и т.п.), а по поводу двух первых запомним:

— предельное значение всегда используется при расчете по первому предельному состоянию (о предельных состояниях подробно здесь);

— эксплуатационное значение всегда используется при расчете по второму предельному состоянию.

Для предельного значения к коэффициенту надежности по нагрузке добавляется буква «m» – γfm, а для эксплуатационного – буква «е» – γfе. Значение предельного значения, как правило, выше значения эксплуатационного, таким образом, в расчете конструкций по первому предельному состоянию (по прочности и устойчивости) расчетное значение нагрузок будет большим, чем в расчете по второму предельному состоянию (по деформативности и трещиностойкости).

Все значения коэффициентов можно выбрать из ДБН «Нагрузки и воздействия», начиная с п. 5.1 и до конца документа.

Читать еще:  Ширина опирания плит перекрытия на стены — ГОСТ

Пример 1. Определение коэффициентов надежности по нагрузке.

Допустим, у нас есть нагрузка от веса плиты перекрытия 300 кг/м 2 и временная нагрузка от веса людей в квартире. Нам нужно определить предельное и эксплуатационное значение этих нагрузок для устоявшегося состояния. Коэффициент надежности по ответственности γn определяется для класса СС2 и категории В (см. пункт 1 данной статьи).

1) Нагрузка от веса плиты относится к весу конструкций, коэффициенты к ней находим из раздела 5 ДБН «Нагрузки и воздействия». Из таблицы 5.1 находим γfm = 1,1; γfе = 1,0.

Коэффициент надежности по ответственности для расчета по первому предельному состоянию равен 1,0; для расчета по второму предельному состоянию – 0,975 (см. таблицу 5 в пункте 1 данной статьи).

Таким образом при расчете по первому предельному состоянию расчетная нагрузка от веса плиты будет равна 1,1∙1,0∙300 = 330 кг/м 2 , а при расчете по второму предельному состоянию – 1,0∙0,975∙300 = 293 кг/м 2 .

2) Временная нагрузка от веса людей относится к разделу 6 ДБН, из таблицы 6,2 мы находим нормативное (характеристическое) значение нагрузки 150 кг/м 2 . Из п. 6.7 находим коэффициент надежности по нагрузке для предельного значения γfm = 1,3 (для значения нагрузок менее 200 кг/м 2 ). Коэффициент надежности по нагрузке для эксплуатационного значения я в разделе 6 не нашла для равномерно распределенных нагрузок, но позволяю себе его по старой памяти принять γfе = 1,0.

Коэффициент надежности по ответственности для расчета по первому предельному состоянию равен 1,0; для расчета по второму предельному состоянию – 0,975 (см. таблицу 5 в пункте 1 данной статьи).

Таким образом при расчете по первому предельному состоянию расчетная временная нагрузка будет равна 1,3∙1,0∙150 = 195 кг/м 2 , а при расчете по второму предельному состоянию – 1,0∙0,975∙150 = 146 кг/м 2 .

Из примера 1 мы видим, что значения нагрузок в разных частях расчета будут значительно отличаться.

Рекомендую при подсчете временных нагрузок для многоэтажных зданий не забывать об уменьшающих коэффициентах из пункта 6.8 ДБН «Нагрузки и воздействия», они не допускают перерасхода и приводят расчетную модель к максимально правдоподобной. Правда, при расчете в программных комплексах нужно неслабо извернуться, чтобы учесть уменьшенную нагрузку только для фундаментов, колонн и балок, при этом для перекрытий данное уменьшение не действует.

Достоинства и недостатки пустотных плит

По сравнению со сплошными аналогами пустотные панели обладают рядом несомненных преимуществ:

  • Меньшей массой по сравнению со сплошными аналогами, причем без потери надежности и прочности. Это значительно уменьшает нагрузки на фундамент и несущие стены. При монтаже можно использовать технику меньшей грузоподъемности.
  • Меньшей стоимостью, так как для их изготовления необходимо значительно меньшее количество строительного материала.
  • Более высокой тепло- и звукоизоляцией (за счет пустот в «теле» изделия).
  • Отверстия могут быть использованы для прокладки различных инженерных коммуникаций.
  • Изготовление плит осуществляют только на крупных заводах, оснащенных современным высокотехнологичным оборудованием (производство их в кустарных условиях, практически, невозможно). Поэтому можно быть уверенным в соответствии изделия заявленным техническим характеристикам (согласно ГОСТ).

  • Многообразие стандартных типоразмеров позволяет осуществлять строительство сооружений самых различных конфигураций (доборные элементы перекрытий можно изготовить из стандартных панелей или заказать у производителя).
  • Быстрый монтаж перекрытия по сравнению с обустройством монолитной железобетонной конструкции.

К недостаткам таких плит можно отнести:

  • Возможность монтажа только с применением грузоподъемной техники, что приводит к удорожанию постройки при индивидуальном строительстве жилого дома. Необходимость свободного места на частном участке для маневрирования подъемного крана при монтаже перекрытий.
Читать еще:  Как рассчитать балки перекрытия холодной крыши?

На заметку! Деревянные перекрытия, которые очень популярны в индивидуальном строительстве, устанавливают на балки, для монтажа которых также необходимо применение техники достаточной грузоподъемности.

  • При использовании стеновых блоков необходимо обустройство железобетонного армопояса.

  • Невозможность изготовления своими руками.

Маркировка

Все железобетонные изделия, которые произведены в заводских условиях, получают собственную маркировку перед поступлением в продажу. В ней зашифрованы основные свойства , включая нагрузку:

  1. Маркировка начинается с аббревиатуры ПК. Эти буквы обозначают тип изделия – плита пустотная.
  2. Первое число указывает на длину в дециметрах.
  3. Второе число равно ее ширине в дециметрах.
  4. Третье число указывает, сколько килограмм способен выдержать 1 дм2 изделия (включая собственный вес).

Разберем на примере: допустим, у нас есть изделие с маркировкой «ПК-12-10-8». Что нам говорит этот шифр:

  • Перед нами плита перекрытия;
  • Ее длина примерно 12 дм (1,18м);
  • А ширина около 10 дм (0,99 м);
  • Предельная нагрузка – 8 кг на 1 дм2 = 800 кг/м2.

Определяется нагрузка СНиП (строительными нормами и правилами). 8 кг на 1 дм2 – это стандартное значение для большинства изделий данной категории. Также значение этого показателя с точностью до грамма приведено в специальных справочниках.

Выпускаются изделия с показателем 1000 кг/м2 и даже 1250 кг/м2 (третье число в маркировке – 10 и 12 соответственно). Плита перекрытия 12 – нагрузка равна 1250 кг/м2, так как значения в дециметрах принято округлять до целого.

Если при строительстве будет использована плита перекрытия ребристая, нагрузка на изделие с теми же габаритами будет выше. Ребристые изделия монолитные, в них не предусмотрены отверстия, из-за которых снижается несущая способность конструкции.

Колоссальной несущей способностью обладает П образная плита перекрытия, нагрузка на которую может достигать 2500 и даже 3000 кг/м2. Но сами ребристые и П-образные конструкции оказывают повышенное давление на фундамент, поэтому при строительстве многоэтажных домов в Казани более популярны пустотные конструкции.

3. Постоянные, длительные и кратковременные нагрузки

Третье, с чем следует разобраться для определения расчетного сочетания нагрузок – это понятие постоянных, длительных и кратковременных нагрузок. Дело в том, что для каждого вида этих нагрузок при определении сочетаний используются различные коэффициенты. Поэтому после определения всех действующих на здание нагрузок следует обратиться к пунктам 4.11 – 4.13 ДБН «Нагрузки и воздействия» и сделать выбор, к какому типу относится каждая нагрузка.

Здесь хочу обратить ваше внимание на п. 4.12 (з) и 4.13 (б), а также на п. 4.12 (к) и 4.13 (в).

Как могут нагрузки от людей и снеговые нагрузки одновременно относиться и к длительным, и к кратковременным? Если внести их в расчет и там, и там, то явно будет перебор. И правильно, нужно сделать выбор в пользу одного из двух вариантов: если вы считаете конструкцию на ползучесть (к примеру) и в расчете используете нормативное значение нагрузки с пониженным значением (то бишь, квазипостоянное), тогда такую временную нагрузку следует отнести к длительным; если же вы делаете обычный расчет с использованием предельных и эксплуатационных значений нагрузок, то ваши временные нагрузки в таком случае относятся к кратковременным.

Таким образом, в большинстве случаев нагрузки от людей и снега относятся к кратковременным.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector