Výpočet základů: jak vypočítat kubaturu a šířku domu součtem vrstvy po vrstvě, objemu a ponoru, výpočtu převrácení

K deformacím konstrukce dochází v důsledku snížení, naklonění nebo vyklenutí základny. Pro varování se vypočítá sedání základu, ve kterém se vypočítá množství poklesu, zakřivení svahu a obrys oblasti poklesu. Na základě výsledků geodetických studií jsou vykresleny grafy vývoje deformací, profily změn podél os a úrovní stavby. Pro sběr zatížení se kreslí diagramy, které se používají při výpočtu.

Hlavní příčiny sedání základů

Půda pod podrážkou se deformuje, když jsou přijata další napětí, pokud překročí tlak od vlastní hmotnosti půdy. V důsledku toho se objem země zmenšuje v důsledku zmenšení pórů, rozvíjejí se deformace v prostoru.

• náhlá sedimentace těsnění;
• heterogenní základna pod základem;
• stav přerušovaného napětí;
• nerovnoměrná hmotnost budovy během výstavby.

Zbytkové sedání převyšuje elastické deformace, proto jsou deformace zeminy vlivem nerovnoměrného tlaku klasifikovány jako sedání zhutnění. Ukazatel není stejný kvůli různorodosti půdních podmínek a nerovnoměrnému namáhání. Heterogenita půdy je způsobena přítomností bobtnajících vrstev, nerovnoměrným výskytem vrstev a jejich rozdílnou tloušťkou.

Zatížení se přenáší nerovnoměrně, protože základy vnímají zatížení v různých časech výstavby. Hlavní tlak přijímají svislé konstrukce, střecha a pásový základ z nich, stropy s trámy, příčky, zařízení jsou zatíženy později. Některé podpěry jsou vyrobeny s rozšířenou podrážkou vůči jiným, takže dochází k nerovnoměrnému sedání základu.

Vliv půdy na stav podpěr domu

V zemi pod podrážkou vznikají vyboulená ložiska, která se častěji tvoří pod okraji. Tlaky se přerozdělují podél dna základu a dochází k plastickým deformacím. Další zvýšení tlaku vede k rozšíření deformační oblasti a hrozí nebezpečí nabobtnání zeminy zpod podešve.

Destrukce půdy také vede k vytváření nebezpečných zón. Riziko vzniká při kopání jam nebo příkopů. Zároveň je obnažena vnitřní struktura země a je ovlivněna negativními faktory, které byly dříve obsaženy.

Sednutí půdy závisí na následujících podmínkách:

• metoda výkopu;
• trvání výstavby nulového cyklu;
• odvodňovací zařízení;
• opatření k zachování přirozené struktury.

Struktura zeminy je narušena povětrnostními vlivy na otevřených úsecích, dynamickým namáháním z provozu mechanismů, podzemními plyny a vlhkostí. Promrzáním se zvětšuje objem navlhčených vrstev a vznikají težké síly, které někdy převyšují sedání pásového základu od vnějších vlivů. Výběžek zeminy negativně ovlivňuje konstrukci a provoz objektu.

Vliv zemin na základ je snížen uspořádáním podrážky pod značkou mrazu a zpracováním stran podpěry. Používá se bitumen, motorová nafta, plnění dutin se provádí zeminou, která se nevyznačuje bobtnáním.

Metody stanovení sedání základů

Výpočty nejčastěji uvažují pokles zhutnění, ke kterému dochází v důsledku deformace půdy pod vlivem zatížení na základ. Jedná se o nadační osadu, která se rozvíjí pomalu, někdy trvá 2–3 roky po zahájení provozu stavby.

Existuje 17 možností pro výpočet čerpání, ale v praxi se výpočet provádí několika způsoby:

• metoda sčítání vrstev po vrstvě;
• ekvivalentní vrstva;
• zohlednění vrstevnatých vrstev půdy;
• Egorovova metoda.

Konstrukce konstrukce zažívá největší klopení, ohyb nebo kroucení s absolutním sedáním na konci doby stabilizace. Deformace se nazývají konečné nebo jednoduše srážky, jejich hodnota je určena jako výsledek výpočtů.

Usazení základu vykazuje úplný vertikální pohyb v důsledku deformace tloušťky zeminy základu, která se v průběhu času pomalu natahuje. Sedání půdní vrstvy indikuje velikost snížení tučnosti v důsledku deformace půdy v této oblasti. Analýza možností výpočtu zabere hodně času, ale krátký popis hlavních metod se zdá přijatelný.

Sčítání vrstev po vrstvě

Při výpočtu jsou zohledněny údaje o velikosti základové podrážky, hloubce základu a je stanovena průměrná hodnota tlaku pod podpěrou, pro kterou jsou zatížení od hmotnosti konstrukce a základů budovy. shromážděné.

• yc₁ и yc₂– koeficient pracovních faktorů, první se považuje za 1,1, za druhý – 1,0;
• k a k₂ — koeficienty se rovnají 1,0;
• b je šířka základu ve spodní části;
• c_n — vypočítaný ukazatel specifické adheze půdy, vezměte 1 kN/m³;
• d_b – hloubka stěn suterénu;
• d₁ — hloubka uložení podpěry budovy;
• M_y, M_g, M_c – koeficienty, které závisí na úhlu sklonu základových zdí.

Jsou vypracovány diagramy přirozeného a pomocného tlaku, ze kterých jsou převzaty hodnoty dodatečného vertikálního zatížení podél podešve. Vzorec vypočítá výšku elementární vrstvy půdy. Pro rezervu zdvojnásobte hodnotu.

Je sestrojen diagram přídavných svislých zatížení od vnějších ovlivňujících faktorů v zemině pod základnou pilotových a pásových podpěr, pro konstrukci jsou informace převzaty z tabulky č. 2 SNiP 2.02.01 – 1983. Spodní okraj stlačitelné vrstvy se nachází na průsečíku dvou diagramů. Sedání je určeno snížením deformačního modulu na hranici vrstvy. Výpočet bere v úvahu průměrnou sílu v každé vrstvě a její výšku.

Průměrné sedání jako výsledek výpočtu sedání základů metodou sčítání vrstev po vrstvách by nemělo překročit maximální přípustné normy pro budovy určitého typu a typu zeminy.

Ekvivalentní vrstva

Metoda N. A. Tsyganoviče se používá k nalezení sedání pružných pásových podpěr a ke studiu vlivu sedání blízkých základů. Výpočet sedání metodou ekvivalentních vrstev umožňuje určit posunutí podkladu v různých bodech, jakož i v rohových oblastech a v zóně okrajového zatížení.

Metoda předpokládá standardně vyvinutá schémata pro nalezení ekvivalentní vrstvy v různých oblastech základny. Tato technika se používá k určení sedání podpor s přihlédnutím k vlivu blízkých základů. Algebraický součet výšek ekvivalentních vrstev půdy v různých oblastech dává představu o konečné srážkové míře.

Tato možnost se používá pro základy nízké výšky v městské výstavbě, když jsou základy stávajících konstrukcí poblíž. Metoda dobře funguje ve stabilních půdních podmínkách s malými tlakovými deformacemi.

Výpočet pro vrstvenou stratifikaci půdy

Vrstvená podestýlka se projevuje, jsou-li pevné zeminy odděleny tenkými vrstvami. Využívá se únosnost stájové zeminy, ale je třeba zkontrolovat pevnost podkladní vrstvy nebo zpevnit do bezpečné polohy. Hodnota celkového tečného a normálního zvedání je taková, že převyšuje váhu běžné pětipatrové budovy.

Výpočet v nestabilních půdách zahrnuje určení hloubky podešve tak, aby byla pod značkou mrazu. Kapalné a měkké plastické jíly bobtnají, stejně jako hlíny a prachovité písky.

Výpočet sedimentu ve vrstvených půdách se provádí dvěma způsoby:

• zjištění průměrné stlačitelnosti vrstvy;
• sečtením zkreslení jednotlivých vrstev.

Druhá možnost zvyšuje složitost výpočtů. Přibližné průměrování je povoleno, protože zohledňuje se nízká přesnost zjištění hodnot stlačitelnosti. Regulace zohledňuje pevnost jednotlivých vrstev v namáhaném stavu. Pro výpočet zhutňovacího výkonu se jako první přiblížení používají standardní vzorce. Průměrování se provádí v rámci vypočítaného indexu stlačitelnosti.

Podle Egorovovy metody

Hloubka zhutněné plochy podle SNiP 50.101. – 2004 se nachází s velkou rezervou síly, protože při jeho aplikaci se počítá s tím, že zemina je vždy zastoupena tvrdými jíly nebo hrubozrnnými zeminami. K. E. Egorov navrhl vzít si za vzor charakteristiky pružné nádrže a zohlednit rozdíl v usazování hlíny a písčitého podkladu.

Praktická pozorování sedání budov ukázala správnost Egorovovy metody. Výsledky byly analyzovány a došlo se k závěru, že pro podpory s šířkou základny nebo poloměrem menším než 10 metrů poskytují všechny možnosti podobné výsledky sedání. Výjimkou je sedání hlíny.

Doporučení pro pokládku betonu

Monolitické konstrukce jsou betonovány ve skládacím bednění z typizovaných dílců. Způsob pokládky a dopravy směsi se volí s ohledem na minimální množství přetížení.

Beton je dodáván v několika variantách:

• zdvihací mechanismy ve vanách;
• sklápěče na nadjezdech nebo do bednění;
• přepravní pásy;
• betonová čerpadla.

Stěhování pomocí jeřábu je pohodlné, protože se používá bez ohledu na objem základu a zároveň dodává výztuž pro rám. Pokládka betonu na těžko přístupných místech se provádí lehkými odnímatelnými dopravníky nebo vibračními skluzy.

Výpočet základové role

Sklon podpory je způsoben excentrickým působením vnějších faktorů (ohybový moment) nebo vlivem sousedních základů. Rolování může nastat z heterogenity půdy pod podrážkou. Vzorce pro výpočet sklonu základny konstrukce jsou upraveny v SNiP 2.02.01 – 1983.

V úvahu se bere modul deformace a Poissonův poměr:

• písčitá hlína a písek – 0,3;
• jíl – 0,42;
• hlíny – 0,35.

Modul deformace se bere podle speciálních tabulek pro určitý typ půdy. Zohledňuje se šířka a plocha základny a vypočítá se absolutní a dodatečný tlak na základnu. Výpočet se provádí pro stranu obdélníkové konstrukce, na kterou působí ohybový moment. Pokud se v nadzemní části neočekává rotace deformace, neprovádí se výpočet náklonu.

Výpočty základů metodou sčítání vrstev po vrstvách se implementují při výpočtu sedání základu s omezenou geometrií. Vlastnosti metody: Pokud jsou rozměry základny objektu mnohem větší než tloušťka zeminy stlačující se pod tlakem základu, pak se má za to, že stlačování zeminy probíhá bez příčných dilatačních sil na základ. Kromě sčítání vrstev po vrstvách lze sednutí základu vypočítat několika způsoby, ale pokud je nutné vypočítat sedání samostatně montovaného podkladu a vzít v úvahu vliv zeminy a dalších vnějších sil, pak Jako nejpřesnější se jeví výpočet sedání základu metodou sčítání vrstev po vrstvách.

Několik výpočtových schémat podle metody součtu smršťování půdních vrstev

• 1 Správné použití
• 2 Význam výpočtů
• 3 Konvenční označení při výpočtu sedání pásového základu

Správná aplikace

Přesnost výpočtů spočívá v tom, že se neurčují pouze základní parametry sedání zeminy, ale také sekundární faktory, které mohou v konkrétních konstrukcích vznikat podle návrhového napětí.

Provádí se přesný výpočet sedání nadace, aby se:

1. Vypočítejte sedání jednotlivého základu nebo skupiny sousedních základů, jakož i základů k nim připojených;
2. Proveďte přesné výpočty sedání základu postaveného z odlišných stavebních materiálů. Hodnoty sedimentačních vlastností a fyzikálních parametrů základu se mění se změnou modulu přetvoření s rostoucí hloubkou základu;
3. Metoda pro výpočet sedání základů pomáhá přesně vypočítat sedimentární parametry základu podél skupiny vertikálních os, přičemž hodnoty úhlových proměnných lze ignorovat a lze použít obvodové nebo centrální hodnoty. Tato podmínka však může být realizována, pokud po obvodu základu probíhají jednotné a strukturálně identické vrstvy zeminy.

Sedimentární jevy v základu mohou vznikat vlivem blízkých základů, protože jak se zvyšuje zatížení základů konstrukce, dojde k sedání půdy a čím silnější a těžší základ, tím silnější budou sedimentární jevy. Při navrhování a sestavování schémat výpočtu základů základů představuje vytváření studií sedání určité potíže, protože je nutné přesně vypočítat podél svislé osy síly vznikající od sil působících na půdu a na boční stěny základů ze sousedních základů.

Pro takové složité výpočty se používají experimentální vzorce a napěťové body v základu se často počítají provedením výpočtů rohových bodů a výsledky výpočtů jsou někdy určeny jako optimální pro konkrétní základ na vrstvené půdě.

Rozložení napětí podél vertikálních os

Význam výpočtů

V praxi se stává, že základ má nízkou pevnost v ohybu a může se zdeformovat v důsledku zvětšených lineárních rozměrů základny a nedostatečné tloušťky základu. Hlavní oblastí použití pro výpočet sedání pomocí metody sčítání vrstev po vrstvách je výpočet pevnosti pásového základu, protože u takových základů není možné zaručit maximální maximální zatížení půdy za metr čtvereční plochy, proto se sedimentární jevy mohou projevovat chaoticky, a to v jakýchkoli místních oblastech základny.

Parametry pro výpočet základu pásu, potřebné výpočty a pomocné charakteristiky jsou upraveny SNiP 2.02.01-83 a praktický příklad výpočtu pomůže podrobněji porozumět metodice.

Výpis z SNiP 2.02.01-83

Přijatá označení ve výpočtu sedání základu typu páska

1. S – hodnota ponoru;
2. δ_zϐn je průměrné napětí podél svislé osy v n-té vrstvě zeminy;
3. h_n, E_n – deformační tloušťka a deformační modul n-té vrstvy zeminy;
4. γ_n – měrná hmotnost zeminy v n-té vrstvě;
5. h_n je tloušťka n-té vrstvy půdy;
6. ϐ = 0,8 – koeficient pro jakýkoli typ půdy.

Jako příklad uveďme pásový základ o šířce 1200 mm (b) a pokládku do hloubky 1800 mm (d).

Schéma lineárně deformovatelné vrstvy zeminy

V příkladu je základ postaven na půdě sestávající ze 3 různých vrstev půdy. Celkový tlak na zeminu pod základnou je ≈ 285000 kg•m−1 •s−2. Pro vrstvy jsou definovány následující hodnoty:

1. První vrstva je suchá půda s průměrnými hodnotami pórovitosti a hustoty, hlavní složkou půdy je jemnozrnný písek, pórovitost ҽ₁ = 0,65; hustota γ₁ = 18,70 kN/m³, stupeň deformace E₁ = 14400000 kg•m −1 •s −2;
2. Druhá vrstva je vlhký písek velkých frakcí s hustotou, pórovitostí a stupněm deformace: ҽ₂ = 0,60, y₂ = 19,20 kN/m³; E₂ = 18600000 kg•m −1 •s −2;
3. Třetí vrstva půdy je hlinitá půda s následujícími ukazateli: ҽ₃ = 0,180; γ₃ = 18,50 kN/m³; E₃ = 15300000 kg•m −1 •s −2;

V příkladu využíváme údaje o půdních průzkumech z geodetických a geologických regionálních služeb, podle kterých podzemní voda na staveništi leží v hloubce 3800 mm. Taková hloubka výskytu není kritická ani pro hlubinné základy a vliv podzemní vody na pevnost lze považovat za minimální, v praxi nulový.

Vrstvy půdy v řezu

Protože standardní výpočty sčítání vrstev po vrstvách jsou založeny na skutečnosti, že je vytvořeno několik studií napětí v zemině podél vertikálních os, použijeme pro jejich vytvoření a výpočet maximálních zatížení zeminy následující faktory:

• Úroveň horního povrchu δ_zϐ ≈ 0, v úrovni paty základu 1800 mm δ_zϐ0 = γ_1d u18,7d 1,8Κ • 33660 u1d 2 kg • m −XNUMX • s −XNUMX;

Potom se vypočtou souřadnice vertikálních diagramů napětí v průsečíkech vrstev zeminy:

• δ_zϐ1 = δ_{zϐ 0} + (h₁-d) = 33,66 + (2,8 • 1,8) • 18,7 = 52360000 kg•m −1 •s −2; a XNUMX_zϐ2 = δ_zg1 + γ_sbh₂ = 52,36 + 10,38 • 4,2 = 95940000 kg•m −1 •s−2.

Bereme v úvahu, že střední (druhá) vrstva půdy je nasycená, takže je nutné vypočítat maximální tlak vodního sloupce:

• γ_sb1 = (γ_s2 – γ_w) / (1 + ҽ₂) u26,6d (10,0 – 1) / (0,60 + 10380000) u1d 2 kg • m −XNUMX • s −XNUMX;
• γ_sb2 = (γ_s2 – Y_w) / (1 + ҽ₂) = (26,6 – 10,0) / (1 + 0,601) = 10,380000 kg•m−1•s−2.

Z výpočtů a jejich popisu je zřejmé, že na třetí půdní vrstvu netlačí pouze svrchní vrstvy zeminy – tlačí na ni i vodní sloupec, proto metody pro výpočet sedimentu diagramů napětí pro spodní Úroveň základny by měla vzít v úvahu následující body:

• δ_zϐ3 = δ_zϐ1 + + γ3 • h3 = 95,94 + 18,5 • 6,0 = 251340000 kg • m −1 • s −2 .

Stejně jako tlak pod spodní úrovní základů:

• P = P – δ_Zϐ = 285,0 – 33,66 = 251340000 kg•m −1 •s −2 .

Hodnoty napěťových studií jsou převzaty z tabulek SNiP 2.02.01-83 a podle nahrazených hodnot sedání první vrstvy půdy S₁ se bude rovnat:

• S₁ = 0,8 • 50 / 14400 • ((251,43 + 215,0) / 2 + (215,0 + 158,0) / 2)) = 11,6 mm.

Výpočtový vzorec pro sedání druhé vrstvy zeminy hrubým pískem:

• S₂ = 0,8 • 50 / 18600 • ((158,0 + 120,0) / 2) + (120,0 + 90,0) / 2 + (90,0 + 75,0) / 2 + (75,0, 62,0 + 2) / 62,0 + (54,0) + 2 + (54,0 + 49,0) / 2 + (49,0 + 46,0) / 2) + (46,0) + 43,0) / 2 • (0,8 • 20 / 18600) = 1,34 + 0,04 = 138 mm.

Výpočtový vzorec pro sedání třetí vrstvy zeminy z hlíny:

• S₃ = 0,8 / 15300 • (50 • 37,5 + 30 • 33,0) = 1,5 mm.

Celkové sedání základny objektu je:

Porovnáme-li výsledky s parametry regulovanými SNiP pro objekty stojící na pásové základně na uvedených typech zeminy, je hodnota sedání v normativních mezích.

Co je pozoruhodné na metodě sčítání sedimentu po vrstvách

1. Pomocí metody sčítání vrstvy po vrstvě sedání půdy lze snadno vypočítat sedání jakéhokoli typu základů bez ohledu na jejich geometrii, strukturu a rozměry;
2. Technika umožňuje manipulovat s mnoha parametry půdních vrstev s přihlédnutím k úrovni výskytu podzemní vody;
3. Tímto způsobem lze přesně vypočítat monolitické a lineární základy pomocí hodnot napětí v půdních horninách pod základem;
4. Implementace této techniky umožňuje použít nejen metodu výpočtu úhlových proměnných, ale také pro výpočet všech druhů vertikálních řezů.

Tato technika má nevýhody: Jedná se o poměrně složité ruční výpočty (pokud nepoužíváte speciální online nebo počítačové programy), takže vzorce nejsou pro amatéra dostupné. Technika výpočtu zabere hodně času, proto se nejčastěji používá pro výpočet základů velkých, těžkých a masivních stavebních objektů s hlubokým základem. Při individuální výstavbě je metoda nepraktická, proto se nepoužívá.