Pro jakou kombinaci zatížení se základ počítá?

Základem je konstrukce budovy pod půdorysem. Jeho účelem je přenést zatížení z celé konstrukce na půdní základ. Zatížená zemina může změnit svou strukturu a způsobit deformace v konstrukcích, jejichž hranice je omezena normami. Správně provedený výpočet základů zajistí trvanlivost a spolehlivost každé budovy.

Podle schopnosti odolávat zatížení lze základy rozdělit na tuhé a pružné. Konstrukce ze suťového betonu a betonu jsou tuhé. Dobře odolávají stlačení a špatně fungují v tahu a ohybu.

Železobetonové základy mají výztuž uvnitř konstrukce. Pohlcuje tahové a ohybové síly, proto je železobeton vhodný pro pružné prvky.

Důležité! Předpokladem pro výpočet jakýchkoliv základů je dostupnost výsledků geologických a topografických průzkumů na staveništi.

Budova a podklad se ve výpočtu považují za fungující společně. Nepříznivý vliv faktorů prostředí může změnit i půdní základ. Například teplota ovlivňuje vlastnosti bobtnajících a vzdouvajících se půd a voda může změnit strukturu klesající a zasolené půdy.

Úroveň vody v půdě, její případná změna a chemické složení vody určují také volbu materiálu, provedení a způsob výstavby základu. Všechny tyto údaje jsou uvedeny ve zprávě o průzkumu.

Hloubka založení

Při určování úrovně základny nadace se bere v úvahu:

• návrh a účel budovy;
• přítomnost sousedních konstrukcí a značka spodní části jejich základů;
• vlastnosti půdy;
• podzemní vody a změny jejich polohy;
• hloubka zamrznutí půdy;
• nepříznivý dopad na životní prostředí;

Značka dna základu se bere bez ohledu na úroveň zamrznutí půdy, pokud je základem nezvednutá půda a budova je v zimě vytápěna. Také pokud studie a výpočty prokážou, že nedochází k deformacím, které narušují pevnost celé budovy při periodickém zmrazování a rozmrazování půdy.

Základ vytápěných prostor pod vnějšími stěnami je položen do hloubky větší, než je vypočtená hodnota hloubky zamrznutí půdy, pokud je základem pro ně těžká půda.

Vypočítaná hodnota této hloubky se zjistí podle vzorce:

• k_h – součinitel tepelného režimu v objektu;
• d_fn – normativní hloubka promrzání půdy.

U budov, které nejsou v zimě vytápěny k_h= 1,1; pro vyhřívané k_h převzato ze stolu.

Směrná hodnota d_fn se bere jako průměrná hodnota maximálních ročních sezónních hloubek mrazu za 10 let.

Tuto hodnotu lze vypočítat pomocí vzorce:

M_t– bezrozměrné číslo rovnající se součtu absolutních hodnot teplot pod nulou v zimě v určité oblasti. Nachází se v SP 131.13330.2012.

• 0,23 – jíly a hlíny;
• 0,28 – prachovité a jemnozrnné písky;
• 0,3 – písky hrubozrnné a středně zrnité;
• 0,34 – hrubé klastické půdy.

Mezi těžké půdy patří:

• obsahující jíl;
• jemnozrnné a prachovité písky;
• hruboklastické s jílovito-hlinitými vměstky.

Výpočet základových pásů pomocí vzorců

Výpočet základů budovy se provádí podle 2 skupin mezních stavů:

• únosnost – první skupina;
• deformace – druhá skupina.

První mezní stav předpokládá úplnou nemožnost provozu budovy. Druhým je situace, kdy je běžný provoz obtížný. Výpočet se provádí pro stanovení optimálních rozměrů základové konstrukce.

Zatížení a nárazy

Standardní zatížení vynásobené koeficientem spolehlivosti (přetížení) – γ_f, udává vypočítanou hodnotu.

Pro zatížení sněhem a větrem γ_f = 1,4, pro teplotní působení γ_f = 1,1.

Podle doby se zátěž dělí na trvalé a dočasné. Při výstavbě, stejně jako během provozu, působí konstantní zatížení bez přerušení. Patří mezi ně hmotnost všech stavebních konstrukcí a hmotnost zeminy. Živá zatížení se dělí na:

• dlouhodobé (dočasně umístěná zařízení, skladování materiálů a částí jakékoliv výroby, hmotnost osob a zvířat, mostové a mostové jeřáby);
• krátkodobé působení (sníh, vítr, led, uvedení do provozu a opravy zařízení, lidé atd.);
• speciální akce (od výbuchu, havárie, poruchy zařízení, změn ve struktuře základny atd.).

Při výpočtu se používá kombinace zatížení:

1. Hlavní jsou trvalé + dlouhodobé působení + krátkodobé působení.
2. Speciální – trvalá akce + dlouhá + krátkodobá + jedna speciální akce.

Při výpočtu základů podle deformací se používá hlavní kombinace zatížení. Pro pevnost ve výpočtu se bere také hlavní kombinace, ale pokud existují zvláštní zatížení, výpočet se provádí pro speciální kombinaci. Pro určitý typ kombinace zatížení jsou ve výpočtu zohledněny redukční koeficienty kombinace – ψ.

Nakonec je vybrána nebezpečnější kombinace zatížení. U obytných budov s pevným konstrukčním schématem se zatížení základu skládá z hmotnosti:

• Trvalé zatížení:
  • Stěny, podlahy mezi podlahami, podlaha v suterénu (pokud existuje).
  • Základ a závaží na jeho římsách.
  • Sníh

  Rovnoměrně rozložené standardní zatížení pro obytné budovy lze vzít podle SNiP – 1,5 kPa (faktor přetížení – γ_f = 1,3).

  Určení šířky podrážky

  Základy obytných budov s tuhým provedením se počítají jako centrálně stlačené. Jsou uspořádány symetricky vzhledem ke stěně podlahy nebo suterénu. Výpočet je proveden na základě podmínky mezní rovnováhy všech sil působících na základ.

  

  F – celkové zatížení základu, h – hloubka základu b – šířka základny základu

  Chcete-li provést předběžný výpočet, můžete použít hodnotu R podle níže uvedených tabulek.

  Zem	Hustota půdy, kg/cm2		Úhel vnitřního tření ϕ	Modul deformace E, kg/cm 2	Objemová hmotnost γ, t/m 3
  	hustá	střední hustota
  Písky jsou velké	4,5	3,5	36-41	2000-500	1,75-1,85
  Písky střední velikosti	3,5	2,5	33-38	500-300	1,6-1,9
  Jemné písky:	30-36	400-250
  – nízká vlhkost			3,0	2,0	1,6-1,9
  – nasycený vodou			2,5	1,5	1,8-1,9
  Prašné písky:	28-34	250-125	1,8-2,0
  – nízká vlhkost				2,5	2,0
  – mokrý				2,0	1,5
  – nasycený vodou				1,5	1,0

  Zem	Koeficient pórovitosti	Konzistence půdy v kg/cm2		Úhel vnitřního tření ϕ	Modul deformace E, kg/cm 2	Objemová hmotnost γ, t/m 3
  		hustý	plastický
  Cukr	0,5	3,0	3,0	18-28	200-125	1,7-1,95
  	0,7	2,5	2,0			1,5-1,85
  Trápení	0,5	3,0	2,5	12-25	250-80	1,8-1,95
  	0,7	2,5	1,8			1,75-1,9
  	1,0	2,0	1,0			1,7-1,8
  Jíly	0,5	6,0	4,0	30-36	400-250	1,9-2,0
  	0,6	5,0	3,0			1,9-2,0
  	0,8	3,0	2,0			1,8-1,9
  	1,1	2,5	1,0			1,7-1,8

  U souvislého pásového základu je šířka podešve určena:

  

  • F je zatížení působící na horní část základu;
  • R – odolnost půdy, která je převzata z tabulek;
  • γ_mt– průměrná měrná hmotnost základu a zeminy na jeho okrajích;
  • h je výška základu.

  Pojďme například určit šířku podešve pevného pásového základu s pevným schématem s následujícími údaji:

  • F = 255 kN;
  • R0 = 250 kPa – pro hlínu s koeficientem pórovitosti 0,7;
  • Hloubka uložení – 1,8 m, výška h = 2,0 m. Základový materiál – beton M 200, γ_mtu2,0d 3 kg/mXNUMX.

  Pro hloubky menší než 1,5 m platí koeficient m.

  Hloubka h	1,4	1,3	1,2	1,1	1,0	0,9	0,8	0,7	0,6
  Koeficient m	0,97	0,93	0,90	0,87	0,83	0,80	0,77	0,73	0,70

  Požadovaná šířka podešve se získá:

  

  Dále zpřesníme R0 pro hloubku základové patky menší než 2,0 m pomocí vzorce:

  • k₁ – pro jíly, hlíny, písčité hlíny a prachovité písky – 0,05; pro hrubé písky a hrubé půdy – 0,125.
  • b a d – šířka a hloubka založení
  • b ad – hodnoty šířky a hloubky přijaté v tabulkách

  R = 250∙[1 + 0,05 (1,2 – 1) / 1]∙(1,8 + 2)/2∙2 = 240 kPa

  Určete šířku podrážky základu

  

  Pro získání přesnějších údajů je vypočtená hodnota odporu půdy vypočítána na základě údajů z průzkumu.

  Výpočet pásových základů dle harmonogramu

  Výpočtový plán pro pevné pásové základy pro vnější cihlové zdi

  

  H	390	360	330	270
  k1	1,04	1,00	0,96	0,90

  ω	0,0	5%	10%	15%	20%	25%	30%
  k2	1,07	1,04	1,02	1,00	0,98	0,96	0,93

  Р	0,00	300	600	900	1200	1500	1800	2100
  k3	0,76	0,81	0,86	0,90	0,95	1,00	1,05	1,10

  Výpočtový plán pro souvislé pásové základy pro vnitřní stěny

  

  H	390	360	330	270
  k1	1,04	1,00	0,96	0,90

  Р	0,00	500	1000	1500	2000	2500	3000	3500
  k3	0,52	0,62	0,72	0,82	0,91	1,00	1,09	1,18

  Podle harmonogramu vytvořeného pro občanské stavby s cihlovými zdmi je výpočet proveden podle R dat a počtu podlaží. Nalezená šířka podešve se vynásobí korekčními faktory na₁, do₂, do₃:

  • к₁ – zohledňuje výšku podlahy;
  • к₂ – poměr plochy oken k ploše stěny v %;
  • к₃ – zatížení, které přenáší podlaha jednoho patra.

  Šířku podešve lze určit pomocí grafu pouze tehdy, pokud se tloušťka stěny uvedená v grafu shoduje s přijatelnou tloušťkou zdiva.

  Najdeme například šířku základny základů vnější cihlové zdi o tloušťce 77 cm pro třípatrový dům (se suterénem). V tomto případě R = 2,0 kg/cm2; H = 3,0 m; ɷ = 20 %; P = 1800 kg/lineární. m. Podle grafu zjistíme, že šířka podešve je b’ = 110 cm; b = 110∙0,98∙1,5 = 113 cm.

  Všechny uvedené tabulky a grafy jsou pouze orientační. Přesnější výpočet provádějí specialisté na základě půdních studií (polních a laboratorních) na staveništi.

  

  Při návrhu základů jsou potřebná určitá data pro výběr konstrukce a přiřazení rozměrů. Dokud není známa hodnota maximálního zatížení, nemá smysl základ počítat. Velmi často se takový termín používá jako shromažďování zatížení na základu. Tento název lépe prozrazuje význam výpočtu.

  Regulační dokument, kterým se řídí akce při určování zatížení, jsou stavební předpisy a pravidla SNiP 2.01.07-85 Zatížení a dopady.

  Druhy zátěží

  Během výstavby a provozu působí na základ několik typů zatížení:

  • hmotnost stavebních konstrukcí budovy;
  • zatížení sněhem;
  • provozní zátěž (lidé, zvířata, nábytek, zařízení).

  Každý typ zatížení se vypočítá samostatně a poté se všechny hodnoty sečtou.

  Navíc je zvykem rozdělovat zátěže na trvalé, dočasné a speciální.

  Stálá zatížení zahrnují hmotnost stavebních konstrukcí a stacionárních zařízení instalovaných v budově. Tyto hodnoty jsou zpravidla nejdůležitější a jejich účtování je povinné. Dočasné – sníh, led, břemena, váha osob a jejich majetku, nábytek. Za zvláštní efekty jsou považovány seismické, výbušné a zatížení od nestandardních deformací podkladu v důsledku změn ve struktuře zeminy.

  Výpočet základu se provádí kombinací zatížení, to znamená s přihlédnutím k pravděpodobnosti současného vystavení trvalému, dočasnému a zvláštnímu. Kombinace se zohledňují použitím speciálního koeficientu, který snižuje hodnotu získanou sečtením zatížení.

  U soukromé výstavby lze kombinace zatížení ignorovat kvůli relativně malému objemu. Zvláštní zatížení je nutné do výpočtu zahrnout pouze v případě, že existuje pravděpodobnost jejich výskytu.

  Hmotnost stavebních konstrukcí

  Při výpočtu zatížení je třeba vzít v úvahu hmotnost následujících konstrukcí:

  • nadace;
  • stěny;
  • přesahy;
  • schodišťová ramena;
  • přepážky;
  • střecha.

  Hmotnost standardních výplní okenních a dveřních otvorů lze při navrhování soukromého domu ignorovat, protože nepřesáhne hmotnost stěn a příček.

  Při výpočtu je nutné získanou hodnotu vynásobit koeficientem spolehlivosti ϒϝ.

  Nadace

  Vzhledem k tomu, že v budoucnu bude velikost zatížení použita k výpočtu plochy základové základny, je nutné vzít v úvahu její hmotnost, protože také vyvíjí tlak na zem.

  Chcete-li určit hmotnost základu, musíte jednoduše vynásobit objem konstrukce objemovou hmotností materiálu. Nejčastěji je základ vyroben z prefabrikovaného nebo monolitického železobetonu. Objemová hmotnost materiálu pásového nebo sloupového základu je 2000-2100 kg / cu. m. Pro pevný (deskový) základ bude tato hodnota již 2500 kg / cu. m, protože v tomto provedení je mnohem více ocelové výztuže.

  stěny

  Stěny se nazývají konstrukční prvky budovy, které ji obklopují nebo rozdělují po celé výšce, bez ohledu na počet podlaží. Podlahy a střechy spočívají na nosných stěnách. Zatížení stěn závisí na jejich tloušťce, výšce a objemové hmotnosti materiálu. Chcete-li určit hmotnost stěn, musíte vypočítat objem materiálu a vynásobit jeho objemovou hmotností (hustotou). Kromě hlavního konstrukčního materiálu je třeba vzít v úvahu také hmotnost izolace a obkladových materiálů.

  Název stavebních materiálů:	Objemová hmotnost, kg/kubický. m
  1. beton	na 2400
  2. vysokopevnostní beton	2000-2800
  3. pórobeton	350-1000
  4. plynosilikátový blok	200-600
  5. keramzit betonový blok, pěnobeton	500-1200
  6. železobeton	na 2500
  7. vinylové obklady	800-1550
  8. přírodní kámen	800-2500
  9. stavební cihla	1000-2200
  10. pěna	10-25
  11. extrudovaný polystyren	15-30
  12. strom	420-1200

  Překrývají se

  Hmotnost podlah lze určit vynásobením objemu materiálu hustotou. Pokud jsou podlahy vyrobeny ze železobetonových dutých desek, jejich hmotnost bude o 30 % nižší než hmotnost monolitického železobetonu. Hmotnost podlah vyrobených pomocí dřevěných trámů lze určit na základě znalosti objemu potřebného řeziva a hustoty dřeva. Při výpočtu zatížení vytvářeného stropem je nutné vzít v úvahu hmotnost podlahových krytin a také hmotnost tepelné izolace, pokud je strop izolován.

  ramena schodů

  Přistání a pochody jsou podepřeny stěnami a stropy. Je třeba vzít v úvahu i jejich váhu. Chcete-li jednoduše určit, jaké zatížení schody vytvářejí, stačí vynásobit plochu schodiště a výšku stoupačky a poté vzít v úvahu sklon pochodu, to znamená vydělit výslednou hodnotu cos α, kde α je úhel sklonu. Vynásobením výsledné hodnoty počtem pater budovy můžete získat objem materiálu schodiště. Dále se vše, jako obvykle, objem vynásobí hustotou materiálu a získá se hmotnost. Pokud jsou podlahy i schody vyrobeny ze stejného materiálu, například železobetonu, lze hmotnost schodů ignorovat samostatně. Současně je třeba při výpočtu základu vzít podlahovou plochu bez odečtení plochy schodů.

  Příčky

  Hmotnost příček se počítá podobně jako hmotnost stěn.

  Hmotnost příček je třeba zohlednit jako zatížení od stavebních konstrukcí při návrhu každého podlaží, na kterém jsou příčky instalovány.

  střecha

  Pro výpočet hmotnosti střechy potřebujete znát hmotnost materiálů použitých při její výrobě, včetně izolace a parozábrany. V individuální výstavbě se obvykle používají šikmé střechy vyrobené na dřevěných krokvích. Jako střešní krytina se používají azbestocementové plechy (břidlice), keramické tašky a profilované ocelové plechy.

  Název stavebních materiálů:	Objemová hmotnost, kg/kubický. m
  1. keramické nebo cementové střešní tašky	na 2200
  2. břidlice	na 2800
  3. profilované plechy (kovové dlaždice)	5-10
  4. extrudovaný polystyren	15-30
  5. skelná vata, minerální vata	15-250
  6. pěna	10-25
  7. strom	420-1200

  Jak zatížení sněhem ovlivňuje výpočet základu

  

  Zatížení od napadlého sněhu – Sg, by mělo být převzato v závislosti na sněhové oblasti, ve které se budoucí staveniště nachází.

  

  Mapa zatížení sněhu

  Pro určení zatížení sněhem se hodnota Sg vynásobí plochou střechy (u šikmých střech – vodorovnou promítací plochou).

  Provozní zatížení

  Normativní zatížení podlah se vypočítá s ohledem na následující údaje:

  Budovy a prostory:	Normativní hodnoty zatížení, kg/mXNUMX
  1. Prostory bytových domů, mateřských škol, motorestů, penzionů	30
  2. Servis, prostory pro domácnost, kanceláře	70
  3. Kanceláře, laboratoře	100
  4. Čítárny	70
  5. Jídelny	100
  6. Obchodování, výstavní síně	140
  7. Depozitáře knih, archivy	500

  Tyto hodnoty zohledňují přítomnost obvyklého počtu osob v místnosti, přítomnost potřebného nábytku nebo technologického vybavení.

  Pro výpočet základu stačí provést zvětšený výpočet zatížení, který bude brát v úvahu pouze obecný účel budovy.

  Pokud se údaje o zatížení používají k výpočtu konstrukcí, například podlah, je třeba vzít v úvahu zatížení pro každou místnost. Pokud například plánujete mít ve svém domě knihovnu, musíte při navrhování podlah pro tuto místnost použít standardní hodnotu zatížení jako u depozitáře knih.