Příklad výpočtu základové desky

Určete hloubku pokládky a typ základů pro 4podlažní 3podlažní průmyslovou budovu s rastrem sloupů 6×6 m, s rozměry podél krajních os 18×60 m, postavenou ve městě Samara.

Fyzikální a mechanické vlastnosti zemin staveniště

jsou uvedeny v tabulce. 5.1. Podzemní voda se vyskytuje v hloubce 5 m.

Zatížení na okraji základů od krajních sloupů:

regulační – 2220 kN;

provedení – 2500 kN;

z interních sloupců:

regulační – 3750 kN;

vypočteno – 4150 kN.

Průřez sloupů je 400 x 600 mm.

Charakteristika půdy lokality

tvrdý plast (I_L = 0,35)

Prašný písek střední hustoty (e=0,59)

Minimální možná hloubka základu je dána pouze možností mrazového zvednutí půdy, protože budova není podsklepená.

Standardní hloubka zamrznutí podle vzorce ([2], základní literatura)

d_fn = d u23d 6,4 147 uXNUMXd XNUMX cm,

kde d = 23 cm, protože hlíny leží do předpokládané hloubky mrazu.

Podle Přílohy 1, Tabulka. P.1.4 určíme součinitel vlivu tepelného režimu h = 0,6 za předpokladu, že v domě bez suterénu jsou podlahy na zemi a teplota vzduchu v místnostech v prvním patře je 15 °C.

Odhadovaná hloubka zamrznutí podle vzorce ([2, 3], referenční literatura):

d_f = 0,6 · 1,47 = 0,88 m.

Podle Přílohy 1, Tabulka. P.1.5, hloubka základů za podmínek sezónního promrzání zemin musí být min d_f = 0,88 m, jelikož podzemní voda se vyskytuje v hloubce 5 m, tzn. d_w = 5 m > d_f + 2 = = 0,88 + 2 = 2,88 m a mrznoucí půda je hlinitá s I_L> 0,25.

V těchto půdních podmínkách je možné použít základy na přírodní bázi nebo piloty.

Zkušenosti s projektováním ukazují, že pilotové základy jsou vhodné pro průmyslové stavby, pokud hloubka mělkých základů pro rámové průmyslové budovy přesahuje 4 m nebo pokud je vrstva slabé zeminy pod roštem ke střeše ze silnější vrstvy písku menší než 7 m. , člověk by měl brát přírodní základy.

Zatížení v úrovni okraje základu na vnitřním sloupu je 3750 kN, tabulková podmíněná návrhová únosnost nosné vrstvy R = 195 kPa. Proto oblast základny nadace А pod středním sloupcem v prvním přiblížení bude

A = = 22,11 m2.

Zde se předpokládá, že vlastní tíha základu a zeminy na jeho okrajích je 15 % zatížení sloupu. Vzhledem k tomu, že nákladová plocha na jeden střední sloup je 6×6 = 36 m, může základová plocha dosahovat až k ploše budovy. Za těchto podmínek je vhodné vzít základ desky a hloubka desky je regulována pouze úvahami o konstrukci takových základů.

Proříznutí relativně slabé vrstvy hlíny s položením samostatných základů do hloubky 4,0 . 4,5 m v písčité vrstvě se zdá být časově náročnějším a nákladnějším řešením ve srovnání s deskovým základem. Další potíže může způsobit přítomnost podzemní vody v blízkosti základny základu.

Při provádění kurzu kurzu se stačí omezit na přibližný výpočet, tzn. určit celkové rozměry desky v souladu s doporučeními norem a provést výpočet podkladu pro druhou skupinu mezních stavů. V absolventském projektu je při vývoji deskového základu nutné provést automatizovaný výpočet této konstrukce pomocí např. univerzálního softwarového balíku LIRA.

Přijímáme betonové desky třídy B20 s R_b = 10000 XNUMX kPa, R_bt = 950 kPa. Konzolové výstupky desky v příčném a podélném směru, od krajních os budovy, jsou brány rovny 0,25 rozpětí 6 m, získáme rozměry desky v přepočtu 21 x 63 m. To bere v úvahu požadavek na sjednocení výrobků bednění a výztuže – rozměry v plánu jsou násobky 300 mm . Hloubka základové desky za těchto podmínek je dána jejím návrhem. Akceptujeme plochou monolitickou desku s prefabrikovanými podsloupky-botkami. Pro sloupy o průřezu 400 x 600 mm se prefabrikované botky sériově nevyrábí. Vezměme si boty skleněného typu, založené na konstrukčních řešeních prvků v souladu s GOST 24476-80. Velikost boty nastavíme na 1300 x 1500 mm, vezmeme výšku 1050 mm, váhu G = 35,2 kN. Tloušťku desky nastavíme s ohledem na následující požadavky:

tloušťka desky musí být ≥ 400 mm a násobek 100 mm;

pro ploché desky vícepodlažních budov je tloušťka desky 1/6 . 1/9 délky rozpětí a tloušťka žebrovaných desek je 1/8 . 1/9 rozpětí v osy sloupků rámu;

při zadávání výšky řezu desky musí být zaručeno, že nebude proražena sloupem nebo podsloupem.

Vezmeme-li v úvahu tyto požadavky, předpokládáme nejprve výšku průřezu desky 0,7 m.

Jako první přiblížení předpokládáme, že kontaktní napětí pod základnou desky jsou rozložena rovnoměrně. Průměrný návrhový tlak pod patou desky určíme z 18 středních a 26 vnějších sloupů:

Pracovní výška desky:

kde γ_b = 0,9 – součinitel provozních podmínek betonu za předpokladu, že provozní podmínky konstrukce nejsou příznivé z hlediska zvýšení pevnosti betonu.

S přihlédnutím k ochranné vrstvě 0,05m a nutnosti sjednocení rozměrů akceptujeme tloušťku plechu 0,6m.

Hloubka pokládky podrážky desky z plánovací značky podle požadavků na výpočet a návrh tohoto typu základů je tedy přiřazena: d₁ u0,6d 1,05 + 1,65 u1,05d XNUMX m, kde XNUMX je výška spodní boty pod sloupkem.

V akceptované hloubce základu se jako nosná vrstva používá hlína s následujícími vlastnostmi:

с_II = 18 kPa; φ _II = 19°; γ _IIu18,5d 3 kN/mXNUMX.

Stanovíme návrhovou únosnost zeminy podkladu pro základovou desku s šířkou b = 21 m podle vzorce:

R₁ = Yc₁Yc₂ / k[M_rk_z·B·γ_II + M_qd₁·γ 1 _II+(M_q-1) ·d_b· γ 1 _II+M_cc_II]= = 1,2·1,0/1,0[0,47 0,51·21·18,5 2,88 +·1,65·17,5 5,57 +·18] = 331 kPa,

kde k_z = z/b + 0,2 u8d 21/0,2 + 0,51 uXNUMXd XNUMX, v nepřítomnosti suterénu d_b = 0.

Pro kontrolu správné volby rozměrů podrážky základové desky stanovíme standardní průměrný tlak pod podrážkou desky:

Stav р_ženatý< R je splněno, rozměry základu jsou správně přijaty. Tloušťka h_pl = 0,6 m zajišťuje neproražení základu sloupem a při samotných rozměrech 21 × 63 m je skutečný tlak menší než návrhový odpor zeminy základu.

Pro provedení konečných úprav rozměrů základu základové desky je nutné určit sedání.

Existují pouze dva typy základů, které jsou vhodné pro stavbu téměř každé budovy: pilotové a deskové. Umožňují výstavbu budov na půdách se špatnými vlastnostmi s minimálními náklady. Stojí za to vybrat monolitickou desku jako základ z mnoha důvodů, ale aby byla pevná a spolehlivá, musí být správně vypočtena.

Výhody základové desky

Mezi výhody designu patří:

• výstavba na půdách se špatnými vlastnostmi;
• možnost výstavby velkých objektů;
• možnost samovyplnění;
• vysoká nosnost;
• prevence lokálních deformací;
• odolnost vůči silám mrazu.

Mezi slabé stránky tohoto typu nadace patří:

• neúčelnost použití v oblastech se sklonem;
• vysoká spotřeba betonu a výztuže;
• ve srovnání s hotovými základovými prvky vyžaduje instalace monolitické desky další čas na vytvrzení betonu;
• složitý výpočet.

Studium vlastností půdy

Před výpočtem jakéhokoli typu základu se určí vlastnosti základu pod ním. Hlavní a nejdůležitější body jsou:

• nasycení vodou;
• nosná kapacita.

Při výstavbě velkých zařízení se před zahájením zpracování projektové dokumentace provádějí plnohodnotné geologické průzkumy, které zahrnují:

• vrtání studní;
• laboratorní testy;
• vypracování zprávy o charakteristikách základny.

Zpráva poskytuje všechny hodnoty získané během prvních dvou kroků. Celá řada geologických průzkumů je nákladná. Při navrhování soukromého domu to nejčastěji není nutné. Studium půdy se provádí dvěma způsoby:

Řezání jam se provádí ručně. Chcete-li to provést, vykopejte lopatou díru 50 cm hluboko pod předpokládanou úrovní základny. Půda se zkoumá řezem, zjišťuje se přibližně typ nosné vrstvy a přítomnost vody v ní. Pokud je půda příliš nasycená vodou, doporučuje se zastavit na hromadách pod budovou.

Druhá možnost pro studium charakteristik nadace pro dům se provádí pomocí ruční vrtačky. Analýza se provádí na kouscích zeminy na lopatkách.

Důležité! Při pořádání akcí je nutné vybrat několik bodů pro studium. Měly by být umístěny pod místem stavby. To vám umožní co nejpečlivěji studovat typ půdy.

Po rozhodnutí o základně je pro ni určen optimální měrný tlak na zemi. Hodnota bude vyžadována v dalších výpočtech, jejichž příklad je uveden níže. Hodnota se bere podle tabulky.

Typ testované půdy	Optimální měrný tlak na půdu, kg / cm 2
Písek je prašný a jemný	0,35
Střední písek	0,25
písčitá hlína*	0,50
Hlína	0,35
plastická hlína	0,25
Tvrdá hlína*	0,50

* S tímto typem základové půdy se může varianta pásky ukázat jako ekonomičtější, takže musíte vypočítat odhad pro dva typy základů a vybrat ten, který bude stát méně.

Výpočet tloušťky desky

Výpočet se provádí podle společného podniku „Projektování a montáž základů a základů budov a konstrukcí“ a podle příručky „Směrnice pro navrhování deskových základů rámových budov a konstrukcí věžového typu“ ve dvou fázích:

• sběr nákladů;
• výpočet únosnosti.

Sběr nákladů zahrnuje práci na výpočtu celkové hmotnosti domu s přihlédnutím k hmotnosti sněhové pokrývky, nábytku, vybavení a osob. Hodnoty pro domy z různých materiálů lze převzít z tabulky.

Typ zatížení	Hodnota	Faktor spolehlivosti
Stěny a příčky
Cihla 640 mm	1150 kg/m2	1,2
Cihla 510 mm	920 kg/m2
Cihla 380 mm s izolací 150 mm	690 kg/m2
Nosník 200 mm	160 kg/m2	1,1
Nosník 150 mm	120 kg/m2
Rám 150 mm s izolací	50 kg/m2
Sádrokartonové příčky 80 mm	30-35 kg/m2	1,2
Zděné příčky 120 mm	220 kg/m2
Překrývají se
Železobeton 220 mm s cemento-pískovým potěrem 30 mm	625 kg/m2	1,2 – pro prefabrikáty a 1,3 – pro monolit
Dřevěné na trámech	150 kg/m2	1,1
Střecha na dřevěných krokvích
Kovově potažené	60 kg/m2	1,1
Potaženo keramikou	120 kg/m2
bitumenový povlak	70 kg/m2
Živá zatížení
Užitečné pro obytné budovy	150 kg/m2	1,2
zasněžený	V závislosti na oblasti výstavby podle článku 10.1 společného podniku „Zatížení a dopady“. Zasněžená oblast je určena podle SNiP “stavební klimatologie”.	1,4

Důležité! Tabulka již zohledňuje tloušťku konstrukcí. Pro výpočet hmotnosti zbývá pouze vynásobit plochou.

Každé zatížení musí být navíc vynásobeno bezpečnostním faktorem. Je třeba zajistit rezervu na únosnost betonové konstrukce a předejít problémům s drobnými chybami stavebníka nebo změnami provozních podmínek (např. změna účelu stavby). Všechny koeficienty jsou brány podle SP “Zatížení a rázy”.

Pro různé zatížení je koeficient různý a pohybuje se v rozmezí 1,05-1,4. Přesné hodnoty jsou také uvedeny v tabulce. Pro základ vyrobený z betonu pomocí monolitické technologie se bere koeficient 1,3.

Důležité! Pokud je sklon střechy větší než 60 stupňů, zatížení sněhem se při výpočtu nebere v úvahu, protože při takové strmosti svahu se na něm nehromadí sníh.

Celková plocha všech konstrukcí se vynásobí hmotností uvedenou v tabulce a koeficientem, po kterém se sečtením získá celková hmotnost domu, bez základů.

Základní vzorec pro výpočty je následující:

kde P1 je specifické zatížení na zemi, s výjimkou základů, M1 je celkové zatížení z domu získané při shromažďování zatížení, S je plocha betonové desky.

Dále je třeba vypočítat rozdíl (Δ) mezi získanou hodnotou a číslem uvedeným v tabulce výše v závislosti na typu půdy.

kde P je tabulková hodnota únosnosti zeminy.

kde M2 ​​je požadovaná hmotnost základu (není možné postavit základ více než tato hmotnost), S je plocha betonové desky.

kde t je tloušťka betonového odlitku a 2500 kg/m 3 je hustota jednoho metru krychlového železobetonového základu.

Dále se tloušťka zaokrouhlí na nejbližší větší a menší násobek 5 cm, poté se provede kontrola, při které by rozdíl mezi vypočteným a optimálním tlakem na zem neměl v žádném směru překročit 25 %.

Rada! Pokud se během výpočtu ukáže, že tloušťka betonové vrstvy přesahuje 350 mm, doporučuje se zvážit takové typy konstrukcí, jako je pásový základ, sloupový nebo deskový s výztuhami.

Kromě tloušťky budete muset vybrat vhodný průměr výztuže a také vypočítat množství výztuže pro beton.

Důležité! Pokud v důsledku výpočtu získáte tloušťku desky větší než 35 cm, znamená to, že základ desky je v daných podmínkách nadbytečný, musíte vypočítat pásové a pilotové základy, možná budou levnější. Pokud je tloušťka menší než 15 cm, pak je stavba pro danou zeminu příliš těžká a je potřeba přesných výpočtů a geologických studií.

Příklad výpočtu

Příklad poskytuje následující vstupní data:

• jednopatrový dům s podkrovím, rozměry v přepočtu 8 m x 10 m;
• stěny jsou ze silikátových cihel tloušťky 380 mm, celková plocha stěn (4 vnější stěny 4,5 m vysoké) je 162 m²;
• plocha vnitřních příček ze sádrokartonu je 100 m²;
• kovová střecha (šrafovaná, sklon 30ᵒ), plocha se rovná 8 m * 10 m/cosα (úhel sklonu střechy) = 8 m * 10 m/0,87 = 91 m² (také potřebné při výpočtu zatížení sněhem);
• půdní typ – hlína, únosnost = 0,32 kg / cm² (získáno při geologických průzkumech);
• zatížení sněhem – 180 kg / m²;
• dřevěné podlahy, o celkové ploše 160 m 2 (potřebné také při výpočtu užitečného zatížení).

Sběr zatížení na základ se provádí v tabulkové formě:

Regulační zátěž	Faktor spolehlivosti	Návrhové zatížení
Stěny: 162 m2 * 690 kg/m2 = 111780 kg	1,1	122958 kg
Příčky: 100 m 2 * 30 kg / m 2 = 3000 kg	1,2	3600 kg
Podlahy: 160 m 2 * 150 kg / m 2 = 24000 kg	1,1	26400 kg
Střecha: 91 m2 * 60 kg/m2 = 5460 kg	1,1	6006 kg
Užitečné zatížení: 160 m2 * 150 kg/m2 = 24000 kg	1,2	28800 kg
Sníh: 91 m 2 * 180 kg / m 2 = 16380 kg	1,4	22932 kg
CELKEM:	210696 kg

Plocha desky pod budovou se bere v úvahu, že šířka desky je o 10 cm větší než šířka domu. S = 810 cm * 1010 cm = 818100 cm² = 81,81 m 2.

Specifické zatížení země od domu = 210696 kg/818100 cm2 = 0,26 kg/cm2.

A = 0,32 – 0,26 = 0,06 kg/cm2.

M u0,06d Δ * S u2d 818100 kg / cm 2 * 49086 cm XNUMX uXNUMXd XNUMX kg.

t u49086d (2500 kg / 3 m 81,81) / 2 m 0,24 u24d XNUMX m uXNUMXd XNUMX cm.

Tloušťka desky může být 20 cm nebo 25 cm.

Provádíme kontrolu na 20 cm:

1. 0,2 m * 81,81 m 2 u16,36d 3 m XNUMX – objem desky;
2. 16,36 m 3 * 2500 kg / m 3 u40905d XNUMX kg – hmotnost desky;
3. 40905 + 210696 = 251601 kg – zatížení od domu se základem;
4. 251601 kg / 818100 cm 2 u0,31d 25 kg / cm² – skutečný tlak na zemi je menší než optimální o ne více než XNUMX%;
5. (0,32-0,31)*100 %/0,32 = 3 % < 25 % (maximální rozdíl).

Již nemá smysl kontrolovat základy větší tloušťky, protože velikost, která vyžaduje méně betonu a výztuže, splnila požadavky. Tím je příklad výpočtu tloušťky dokončen. Přijímáme desku o tloušťce 20 cm Dalším krokem bude výpočet výztuže a množství výztuže.

Výztuž pro deskovou konstrukci se volí v závislosti na tloušťce. Pokud je deska o tloušťce betonu 150 cm nebo méně, položí se jedna výztužná síť. Pokud je tloušťka betonu větší než 150 mm, je nutné položit výztuž ve dvou vrstvách (spodní a horní). Průměr pracovních tyčí je 12-16 mm (nejběžnější je 14 mm). Jako vertikální svorky se instalují výztužné tyče o velikosti průřezu 8-10 mm.

Pro dobrou desku se musí vypočítat také ohybová zatížení, ale tyto výpočty jsou složité a provádějí je odborníci pomocí speciálního softwaru. Abyste přesně porozuměli tomu, jaký průměr výztuže a její stoupání je ve vašem případě nezbytné, musíte provést přesné výpočty nebo položit výztuž s velkou mírou bezpečnosti a minimálním stoupáním, které výrazně přeplatí.

Výpočet výplaty

Výpočet množství výztuže pro desku vypočtený výše:

1. deska o tloušťce 20 cm – dvě pracovní mřížky;
2. průměr tyče – 12 mm, rozteč – 150 mm;
3. tyče jsou položeny tak, aby poskytovaly ochrannou vrstvu betonu na každé straně 0,02-0,03 m. Délka tyčí v příkladu = 8,1 m – 0,02 * 2 = 8,06 ma 10,06 m;
4. počet tyčí v jednom směru = (8,1 m (délka strany) / 0,15 m (rozteč) + 1) * 2 (dvě vrstvy) = 110 ks;
5. počet tyčí v druhém směru = (10,1 m (délka strany) / 0,15 m (rozteč) + 1) * 2 (dvě vrstvy) = 136 ks;
6. celková délka tyčí = 110*8,06 + 136*10,06 = 886,6 m + 1368,16 = 2254,76 m;
7. celková hmotnost výztuže 2254,76 m * 0,888 kg / m = 2002 kg.

Při nákupu je nutné poskytnout marži 3-5 %, aby nebylo nutné dokupovat materiál. Budete také muset vypočítat objem betonu. V uvažovaném případě se rovná: 8,1 m * 10,1 m * 0,2 m = 16,36 m³. Tato hodnota bude požadována při objednávce betonové směsi.

Zjednodušený výpočet tloušťky základové desky a množství materiálů pro ni je jednoduchý úkol, který nevyžaduje mnoho času. Dokončení této fáze však zajistí spolehlivost bez plýtvání materiálem, což ušetří nervy a peníze budoucího majitele domu.

Důležité! Tento článek slouží pouze pro informační účely. Pro přesný výpočet základu je nutná geologická studie. Svěřte výpočet pouze profesionálům.