Калькулятор монолитной плиты фундамента KALK.PRO
Расчет фундаментной плиты
Фундамент, выполненный в виде монолитной плиты (фундаментной плиты), является самым дорогостоящим из всех видов оснований. Но несмотря на высокую цену, обусловленную значительными расходами на бетонную смесь и изоляционные материалы, это тип конструкции является одним из наиболее популярных среди частных застройщиков. Монолитный фундамент обладает самыми высокими эксплуатационными показателями, подходит для сложных грунтов, ему не страшен высокий уровень подземных вод, силы морозного пучения и он способен выдержать нагрузки от домов из тяжелых строительных блоков.
Сервис KALK.PRO предлагает вам воспользоваться простым и эффективным онлайн-калькулятором расчета плиты фундамента совершенно бесплатно. Вы получите подробную смету на материалы (арматуры, бетона, щебня, цемента, опалубки) и узнаете стоимость всей конструкции. В ближайшее время планируется добавить чертежи фундамента и адаптивную 3D-модель – добавляйте наш сайт в закладки!
Правильный расчет фундамента напрямую влияет на долговечность вашего сооружения, поэтому важно использовать только проверенные программы расчета.
Наш сервис использует только актуальные нормативные и справочные данны, алгоритм работы ведется на основании положении СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции», СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции» и ГОСТ Р 52086-2003 «Опалубка. Термины и определения»
Наш калькулятор расчета плиты фундамента поможет рассчитать необходимое количество материалов и расходы при будущем строительстве – быстро, просто и точно!
Расчет плитного фундамента
С помощью нашего вы можете произвести расчеты в автоматическом режиме, от вас требуется лишь ввести начальные данные. Точность расчетов напрямую зависит от введенных вами значений, поэтому мы рекомендуем вам внимательно перепроверять все вводимые величины. Также вы должны понимать, что итоговые данные представляют собой лишь математически верный расчет, но программа не учитывает поправки реальных ситуаций, поэтому полученные значения стоит использовать только в качестве ориентировки.
Калькулятор позволяет облегчить расчет, но не предоставляет рекомендации по выбору параметров и не показывает допустимые ошибки.
Инструкция
- Размеры фундамента. Укажите габариты закладываемого основания – высоту, длину и ширину. Более подробно, как выполнить расчет толщины плиты фундамента вручную, смотрите ниже.
- Армирование. Введите размеры ячейки армированного каркаса, а также выберите используемый диаметр арматуры.
- Опалубка. Для получения объема пиломатериалов, введите параметры имеющейся доски.
- Бетонная смесь. Вы можете самостоятельно указать пропорции бетона. Например, бетон марки М300 имеет пропорции 1 : 1,9 : 3,7 при использовании цемента марки ПЦ 400 и 1 : 2,4 : 4,3 – при цементе ПЦ 500. Более подробно, в справке чуть ниже.
- Стоимость материалов. Введите стоимость отдельных материалов, для получения итоговой стоимости фундамента под ключ.
Затем нажмите кнопку «Рассчитать».
Результат расчета
- Площадь плиты.
Это значение может потребоваться для определения объема земляных работ. - Объем бетона. Параметр показывает необходимое количество бетонной смеси для отливки фундамента.
- Арматура. Количество стержней для горизонтальных и вертикальных рядов, а также общая длина и масса.
- Опалубка. Здесь отображается площадь опалубки и эквивалентный объем пиломатериалов, который потребуется для создания контура.
- Материалы. Блок для вывода количества и стоимости всех видов сырья.
Это значение может потребоваться для определения объема земляных работ.Если вас интересует более подробная справочная информация, ознакомиться с ней вы можете чуть ниже. Всем остальным – удачных расчетов и легкого строительства!
Монолитный фундамент своими руками
Главная проблема плитного фундамента – это высокая стоимость материалов, но его возведение обходится значительно меньшими силами. В стандартных условиях с данной работой могут легко справиться две пары умелых рук без привлечения специальной техники.
Перед закладкой основания вы должны получить необходимые экспертные заключения на счет геологических и гидрологических особенностей участка. От этих данных напрямую зависит, как характеристики самого фундамента, так и объем песчано-гравийной подушки, виды геотекстиля, расчет гидроизоляции и дренажной системы. Как уже упоминалось, всю эту информацию можно получить в специализированных организациях или же самостоятельно ознакомиться в справочниках, СНИПах и рассчитать коэффициенты вручную.
Плитный фундамент – Плюсы и минусы
Плитный фундамент — представляет собой монолитное бетонное армированное основание или нескольких независимых, но соединенных между собой железобетонных плит, располагающихся под коробкой здания.
Его главным преимуществом является самый низкий показатель удельного давления на грунт, то есть происходит равномерное распределение нагрузки на подстилающую поверхность, внезависимости от типа вышележащей конструкции.
Таким образом, получается, что сооружения на монолитном фундаменте можно строить практически на всех видах почв, в том числе на сложных грунтах, сильнопучинистых и с высоким уровнем залегания подземных вод.
В силу своих качественных характеристик, плита применяется повсеместно при строительстве, как для легких построек из газо- пенобетона и дерева, так и при сооружении массивных многоэтажных конструкций из кирпича. Тем не менее использование этого типа основания не всегда оправдано, особенно если есть возможность создания более простых типов фундамента, например ленточного или свайного.
Суть проблемы заключается, в том что при увеличении массы дома, соответственно увеличивается толщина платформы, и следовательно непропорционально сильно возрастают затраты на материалы. В некоторых случаях, стоимость основания может превысить стоимость дома.
Поэтому перед тем, как выбрать определиться с типом фундамента для частного дома нужно провести подробную геолого-гидрологическую экспертизу подстилающего грунта, а для этого, желательно, воспользоваться помощью профильных организаций.
Если же вам интересно самостоятельно провести анализ почвы, рекомендуем вам ознакомиться с нашей статьей – классификация грунтов.
Подводя итог, необходимо отметить, что если вы все же настоятельно решились обзавестись плитным фундаментом, готовьтесь потратить значительную сумму денег. Однако взамен вы получите уверенность в будущем, при соблюдении остальных правил строительства и ухода, дом гарантировано простоит эксплуатационный срок.
Калькулятор фундамента – монолитная плита, позволяет изготовить качественное основание, так как алгоритм обладает высокой точностью расчетов.
Устройство монолитного фундамента
Этапы работ
Закладка основания начинается с земляных работ. В большинстве случаев достаточно выкопать 40-60 см в глубину и разровнять получившуюся поверхность. На дне котлована создается песчаная или песчано-гравийная подушка, которая должна состоять из отдельных слоев песка и гравия, причем первым, в любом случае должен быть песок.
Между слоями рекомендуется укладывать геотекстильную ткань, чтобы избежать перемешивания слоев. Затем все тщательно трамбуется вручную или с помощью вибрационной плиты.
Для придания формы будущего фундамента и во избежания вытекания бетона за его пределы, по периметру котлована создается каркас (опалубка) из подручных материалов, деревянных досок, пенополистерола или ОСБ-плит. Чтобы недопустить деформацию конструкции и возникновения больших зазоров между элементами их стягивают болтами, шпильками и/или подпираются балками. Также нужно отметить, что верхний край опалубки должен быть чуть выше предполагаемой высоты фундамента, обычно берут запас в 2-3 см.
При закладке дома в низменности, пойме или рядом с водоемами, обязательно наличие хорошей гидроизоляции. Она должна закрывать фундамент со всех сторон и быть чуть выше опалубки. В качестве горизонтальной гидроизоляции (которая будет укладываться на дно котлована), использую геотекстиль или полиэтиленовую пленку, вертикальные поверхности обрабатывают битумной мастикой или жидкой резиной.
В зависимости от климатической зоны, дополнительно может применяться утеплитель, чаще всего экструдированный пенополистирол.
Предпоследний этап создания фундамента предполагает установку армирующей сетки. Для большинства одно- и двухэтажных домов подойдет 14-16 мм пруты в два слоя, с размером ячейки около 20-30 см на сторону. Армирование фундамента толщиной в 10-15 см производится в один слой сетками, толщиной 20-30 см производится в два слоя и соответственно увеличивается при больших величинах. Многие специалисты советуют использовать витую арматуру или проволоку для фиксации, взамен сварки. Стянутые элементы являются более подвижными и уберегут основание от неравномерной нагрузки. Более подробно об армировании монолитного фундамента можно ознакомиться в СНиП 52-01-2003 (СП 63.13330.2010).
Финальной стадией строительства фундамента является заливка бетона. Рекомендуется использовать бетонный раствор марки не ниже M-200 (В15) для жилых домов, так как применение смеси меньшей прочности чревато преждевременными деформациями и разрушением всей конструкции.
Наиболее оптимальным при частном строительстве считается раствор М300 (B22,5). Если вы собираетесь изготавливать бетонную смесь своими руками, то вам будет полезна следующая таблица:
| Марка бетона | Марки портландцемента | |
|---|---|---|
| 400 | 500 | |
| Пропорции по массе, Цемент : Песок : Щебень | ||
| 100 | 1 : 4,6 : 7,0 | 1 : 5,8 : 8,1 |
| 150 | 1 : 3,5 : 5,7 | 1 : 4,5 : 6,6 |
| 200 | 1 : 2,8 : 4,8 | 1 : 3,5 : 5,6 |
| 250 | 1 : 2,1 : 3,9 | 1 : 2,6 : 4,5 |
| 300 | 1 : 1,9 : 3,7 | 1 : 2,4 : 4,3 |
| 400 | 1 : 1,2 : 2,7 | 1 : 1,6 : 3,2 |
| 450 | 1 : 1,1 : 2,5 | 1 : 1,4 : 2,9 |
Расчет толщины фундаментной плиты
Следующей важной задачей при строительстве является – расчет толщины плитного фундамента.
Нет четких формул, как можно рассчитать данную величину, однако существуют справочные данные, в которых указаны ориентировочные значения, которые проверены многолетней практикой.
- 100-150 мм. Легкие постройки, хозяйственные и садовые сооружения, бани, гаражи.
- 150-250 мм. Каркасные дома, а также одноэтажные постройки из дерева и пористых материалов (газобетон, пенобетон, газосиликат).
- 250-350 мм. Двухэтажные дома из дерева и пористых материалов, а также одноэтажные сооружения из кирпича или бетона.
- 350-500 мм. Двух- или трехэтажные постройки из тяжелых материалов.
Данное правило применимо при использовании качественного бетона марки М300. Дальнейшее увеличение толщины фундамента экономически нецелесообразно, для сложных грунтов, рекомендуется использовать другие варианты, например свайные или столбчатые основания.
Смесь равномерно распределяют от углов к центру. Для утрамбовки используются специальные вибрационные машины, они позволяют удалить воздух и увеличить показатель текучести бетона.
При отсутствии данного оборудования, постарайтесь залить фундамент равномерными горизонтальными слоями без разрывов.
Для того чтобы основание приобрело свою максимальную прочность, согласно строительным нормам, его необходимо выдерживать не менее месяца при влажности в 90-100% и температуре более +5 °C. Для этого плиту (в том числе опалубку) покрывают брезентом, а стыки проклеивают скотчем. Это позволяет защитить бетон от попадания прямых солнечных лучей и неблагоприятных метеоусловий – ветра, дождя, града.
Если ожидаются продолжительные высокие температуры, то примерно раз в сутки основание необходимо поливать водой, причем делать это нужно с помощью крупного садового пульверизатора и ни в коем случае не струей, так как может повредиться поверхность. Наоборот, при продолжительной холодной погоде, необходимо перекрыть весь фундамент с опалубкой слоем утеплителя.
Во избежание появления вертикальных швов и в дальнейшем трещин, плиту необходимо залить в течение одного дня.
Для этого необходимо заранее договориться с поставщиком, так потребуются большие объемы за короткий срок.
Расчет фундаментной плиты – Пример расчета
Для большей наглядности, мы приведем пример расчета фундаментной плиты размером 10 на 10 метров для частного одноэтажного дома из пенобетона. Предположительная толщина плиты – 30 см. Примем за условие, что будет использоваться арматура диаметром 14 мм, с размером сетки в 20 см и укладываться она будет в два слоя. Выбираем бетонную смесь марки М-250 (соответствует классу прочности B20). Доска для опалубки имеют длину 6 м, ширину 150 мм, толщину 25 мм.
Решение:
- Площадь фундамента: 10 м × 10 м = 100 м2
- Объем фундамента: 100 м2 × 0,3 м = 30 м3
- Расчет бетона:
- Объем бетона равен объему фундамента за исключением арматуры, но из-за того что ее процент в общей кубатуре настолько ничтожен, эти значения приравниваются.
- Объем бетона равен 30 м3.
- Количество на 1 направление при шаге 20 см: 10 м / 0,2 м = 50 штук. Так как у нас 2 направления в 2 слоя, то 50 × 4 = 200 штук.
- Общая длина: 200 × 10 м = 2000 м. На всякий случай, введем поправочный коэффициент запаса 2%, тогда общая длина будет равна 2040 м.
- Масса 1 метра арматуры 14 диаметра равняется 1,21 килограмма. Таким образом, масса всего армокаркаса будет равна: 2040 м × 1,21 кг = 2468,4 кг.
- Длина одной доски 6 м, ширина 0,15 м, толщина 0,025 м. Для того чтобы рассчитать количество досок, узнаем площадь стороны фундамента: 10 м × 0,3 м = 3 м2, тогда общая площадь опалубки 3 м2 × 4 = 12 м2.
- Площадь одной доски 6 м × 0,15 м = 0,9 м2, необходимое количество узнаем исходя из общей площади опалубки 12 м2 / 0,9 м2 = 13,3 = 14 досок.
- Объем пиломатериалов для опалубки: 14 × (0,025 м × 0,9 м2) = 0,315 м3.
- Шаг между стойками будет 0,5 м.
- Подпорочную конструкцию выполним в виде египетского треугольника со сторонами 3 : 4 : 5, тогда при высоте 0,3 м, нижняя сторона будет 0,4 м, а верхняя – 0,5 м.
- Объем стойки равен 0,3 м × 0,15 м × 0,025 м = 0,0011 м3, объем нижней подпорки 0,4 м × 0,15 м × 0,025 м = 0,0015 м3, объем верхней подпорки 0,5 м × 0,15 м × 0,025 м = 0,0019 м3.
- Объем пиломатериалов для одной подпорочной конструкции 0,0045 м3.
- Длина стороны фундамента 10 м, при шаге в 0,5 м, получим 10 м / 0,5 м = 20 подпорок на одну сторону, а для всего фундамента 20 × 4 = 80 штук.
- Объем пиломатериалов для всех подпорочных конструкций 0,0045 м3 × 80 = 0,36 м3 или 0,36 м3 / 0,0225 м3 = 16 досок.
Используйте наш онлайн-калькулятор расчета фундаментной плиты и вы получите надежные точные значения, которые можно применять при строительстве дома.
Расчет бетона, арматуры для фундаментов в онлайн калькуляторе: ленточный, плита, свайный
Для этого нужно внести данные в соответствующие ячейки с учетом запаса толщины стен фундамента не меньше 5 см. Если межкомнатные перегородки не относятся к несущей конструкции, то под ними можно обустраивать легкую основу с особыми показателями. Рекомендуется проводить их расчет отдельно. При выборе ленточного фундамента в каждое поле вводится значение длины, высоты и толщины несущих стен. На основе расчетов определяется площадь основания для приобретения необходимого количества гидроизоляции, объем бетона и число плит перекрытия. Этот тип представляет собой закрытую железобетонную полосу, принимающую и равномерно распределяющую нагрузку от несущих стен.
Для плитного фундамента заполняются только значения длины стен и общей высоты основы.
Это обусловлено его небольшим заглублением, отсутствием необходимости выполнения серьезных земляных работ. Он может укладываться на глубине до 50 см на основе песчаной подушки с использованием гидроизоляции и утеплителя. Такой тип выбирается при постройке небольшого здания на пучинистых грунтах.
Чтобы не переплатить и выбрать соответствующий по параметрам материал, необходимо обратиться к специалистам. Они объяснят назначение различных марок в зависимости от типа возводимого здания:
При расчете фундамента дома лучше выбирать прочный материал, который не подвергаться деформации, не разрушится под воздействием влаги и веса всей конструкции.
Плитный фундамент — монолитное основание, которое дарит строению устойчивость и долговечность. Железобетонная плита, которую закладывают под всю площадь здания, служит надёжной опорой для жилого дома или хозяйственной постройки. Минимальный объём земляных работ, низкий коэффициент давления на грунт, а также простота обустройства — объективные преимущества монолитной плиты, ключевого элемента фундамента данной категории.
Информация по назначению калькулятора
Онлайн калькулятор монолитного плитного фундамента (плиты) предназначен для расчетов размеров, опалубки, количества и диаметра арматуры и объема бетона, необходимого для обустройства данного типа фундамента домов и других построек. Перед выбором типа фундамента, обязательно проконсультируйтесь со специалистами, подходит ли данных тип для ваших условий.
Все расчеты выполняются в соответствии со СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции», СНиП 3.03.01-87 и ГОСТ Р 52086-2003
Плитный фундамент (ушп) – монолитное железобетонное основание, закладываемое под всю площадь постройки. Имеет самый низкий показатель давления на грунт среди других типов.
В основном применяется для легких построек, так как с увеличением нагрузки существенно возрастает стоимость данного типа фундамента. При малом заглублении, на достаточно пучинистых грунтах, возможно равномерное приподнимание и опускание плиты в зависимости от времени года.
Обязательно наличие хорошей гидроизоляции со всех сторон. Утепление может быть как подфундаментное, так и располагаться в стяжке пола, и чаще всего для этих целей применяется экструдированный пенополистирол.
Главным преимуществом плитных фундаментов является относительно низкая стоимость и простота возведения, так как в отличии от ленточного фундамента нет необходимости в проведении большого количества земляных работ. Обычно достаточно выкопать котлован 30-50 см. в глубину, на дне которого размещается песчаная подушка, а так же при необходимости геотекстиль, гидроизоляция и слой утеплителя.
Обязательно необходимо выяснить какими характеристиками обладает грунт под будущим фундаментом, так это это является основным решающим фактором при выборе его типа, размера и других важных характеристик.
При заполнении данных, обратите внимание на дополнительную информацию со знаком
Далее представлен полный список выполняемых расчетов с кратким описанием каждого пункта. Вы так же можете задать свой вопрос в комментариях под статьей.
Общие сведения по результатам расчетов
1. Периметр плиты — Длина всех сторон фундамента
2. Площадь подошвы плиты — Равняется площади необходимого утеплителя и гидроизоляции между плитой и почвой.
3. Площадь боковой поверхности — Равняется площади утеплителя всех боковых сторон.
4. Объем бетона — Объем бетона, необходимого для заливки всего фундамента с заданными параметрами. Так как объем заказанного бетона может незначительно отличаться от фактического, а так же вследствие уплотнения при заливке, заказывать необходимо с 10% запасом.
5. Вес бетона — Указан примерный вес бетона по средней плотности.
6. Нагрузка на почву от фундамента — Распределенная нагрузка на всю площадь опоры.
7. Минимальный диаметр стержней арматурной сетки — Минимальный диаметр по СНиП, с учетом относительного содержания арматуры от площади сечения плиты.
8. Минимальный диаметр вертикальных стержней арматуры — Минимальный диаметр вертикальных стержней арматуры по СНиП.
9. Размер ячейки сетки — Средний размер ячеек сетки арматурного каркаса.
10. Величина нахлеста арматуры — При креплении отрезков стержней внахлест.
11. Общая длина арматуры — Длина всей арматуры для вязки каркаса с учетом нахлеста.
12. Общий вес арматуры — Вес арматурного каркаса.
13. Толщина доски опалубки — Расчетная толщина досок опалубки в соответствии с ГОСТ Р 52086-2003, для заданных параметров фундамента и при заданном шаге опор.
14. Кол-во досок для опалубки — Количество материала для опалубки заданного размера.
Для расчета УШП необходимо вычесть объем закладываемого утеплителя из объема рассчитанного бетона.
Плитный фундамент: плюсы и минусы
Плитный фундамент — представляет собой монолитное бетонное армированное основание или нескольких независимых, но соединенных между собой железобетонных плит, располагающихся под коробкой здания.
Его главным преимуществом является самый низкий показатель удельного давления на грунт, то есть происходит равномерное распределение нагрузки на подстилающую поверхность, внезависимости от типа вышележащей конструкции. Таким образом, получается, что сооружения на монолитном фундаменте можно строить практически на всех видах почв, в том числе на сложных грунтах, сильнопучинистых и с высоким уровнем залегания подземных вод.
В силу своих качественных характеристик, плита применяется повсеместно при строительстве, как для легких построек из газо- пенобетона и дерева, так и при сооружении массивных многоэтажных конструкций из кирпича. Тем не менее использование этого типа основания не всегда оправдано, особенно если есть возможность создания более простых типов фундамента, например ленточного или свайного.
Суть проблемы заключается, в том что при увеличении массы дома, соответственно увеличивается толщина платформы, и следовательно непропорционально сильно возрастают затраты на материалы. В некоторых случаях, стоимость основания может превысить стоимость дома.
Поэтому перед тем, как выбрать определиться с типом фундамента для частного дома нужно провести подробную геолого-гидрологическую экспертизу подстилающего грунта, а для этого, желательно, воспользоваться помощью профильных организаций.
Подводя итог, необходимо отметить, что если вы все же настоятельно решились обзавестись плитным фундаментом, готовьтесь потратить значительную сумму денег. Однако взамен вы получите уверенность в будущем, при соблюдении остальных правил строительства и ухода, дом гарантировано простоит эксплуатационный срок.
Калькулятор несущей способности— База знаний ClearCalcs
Общие примечания
- Этот лист следует использовать только для оценки несущей способности мелкозаглубленного фундамента (например, фундаменты на колоннах, плитно-матовые фундаменты, фундаменты из плит на грунте, фундаменты на подушках, траншейные фундаменты из щебня и фундаменты из мешков с землей).
- Предельная несущая способность мелкозаглубленного фундамента – это максимальная нагрузка на единицу площади грунта основания, при которой произошло разрушение фундамента при сдвиге.
- Уравнение несущей способности Мейергофа использовано для оценки несущей способности мелкозаглубленного фундамента.
- Вес фундамента не учитывается во всем калькуляторе.
- Влияние уровня грунтовых вод следует учитывать для участков, на которых расположен постоянный или сезонный уровень грунтовых вод.
Основы уравнения несущей способности Мейергофа
- Калькулятор ClearCalcs рассчитает следующие факторы на основе введенных пользователем данных.
- Коэффициенты несущей способности (на основе угла внутреннего трения грунта основания).
- Коэффициенты формы (на основе геометрии фундамента и угла внутреннего трения грунта фундамента).
- Факторы глубины (на основе ширины и глубины фундамента).
- Коэффициенты наклона (на основании угла наклона нагрузки на фундамент)
- После этого будет рассчитано эффективное напряжение в нижней части фундамента и предельная несущая способность мелкозаглубленного фундамента.
Требуется ввод данных от пользователей
Геометрические детали фундамента
- Пользователь должен указать глубину, длину и ширину фундамента, как показано на рисунке ниже.
- Здесь следует отметить, что больший размер фундамента следует вводить в качестве длины фундамента, а меньший размер фундамента следует вводить в качестве ширины фундамента.
Свойства грунта основания
- Пользователь должен указать свойства грунта основания, как показано на рисунке ниже.
- Угол внутреннего трения, сцепление и удельный вес грунта основания. Его можно ввести на основе доступного геотехнического интерпретационного отчета об объекте. Пользователи также могут использовать другие наши шаблоны Geotech (например, подпорную стенку типа L, шаблоны проектирования Gravity RW Masonry Blocks ) для оценки свойств грунта фундамента.
- Угол наклона нагрузки – это угол, под которым нагрузка передается на фундамент. В случае вертикальных нагрузок угол наклона нагрузки следует вводить как 0,
Расчет предельной несущей способности грунта основания
После ввода ключевых геометрических свойств и свойств грунта фундамента калькулятор несущей способности ClearCalcs вычисляет эффективное напряжение (q) в основании фундамента и предельную несущую способность (qu) грунта фундамента, используя уравнение Мейергофа (показано на рисунке ниже).
Расчет максимально допустимой нагрузки на основе предельной несущей способности
Максимально допустимую нагрузку на заданную площадь основания фундамента можно рассчитать, введя определенный пользователем коэффициент запаса прочности, как показано ниже.
Пример проекта (Пример 3.2, Б. М. Дас, 2011 г. — Принципы проектирования фундаментов)
Квадратный фундамент размером 2 м х 2 м в плане. Грунт, поддерживающий фундамент, имеет угол трения 25 градусов и эффективное сцепление 20 кПа. Удельный вес грунта 16,5 кН/м3. Определить допустимую общую нагрузку на фундамент с коэффициентом запаса прочности (FS) 3. Предположим, что глубина фундамента (DF) составляет 1,5 м и в грунте происходит общее разрушение при сдвиге.
1. Ввод от пользователя — Геометрия фундамента:
2. Ввод от пользователя — Базовые свойства почвы:
3. Затем рассчитываются параметры несущей способности на основе угла трения грунта основания, размеров фундамента и угла наклона нагрузки.
4. Эффективное напряжение в основании фундамента и несущая способность фундамента рассчитываются, как показано ниже:
5. Затем будет рассчитана допустимая нагрузка на фундамент с использованием заданного пользователем коэффициента запаса прочности и площади основания фундамента.
Допущения и ограничения
- В настоящем листе рассматривались только отдельные слои почвы.
- Уровень воды может быть как близко к земле (H = 0 м), так и намного ниже земли (H > глубина основания).
- В расчетах нигде не учитывались боковая нагрузка или момент.
- В случае фундаментов в морской среде или при больших нагрузках, действующих на фундамент, необходимо выполнить расчет для конкретного случая.
Каталожные номера
- Б. М. Дас (2011) Принципы проектирования фундаментов.
Калькулятор свай (трубчатый анкер и фундамент)
Рис. 1. Сопротивление при установке сваи
Сваи б/у; в качестве анкеров, чтобы поднять конструкции над землей или предотвратить движение (оседание) фундаментов конструкций. Они могут быть из твердого бетона или трубчатой стали в зависимости от применения.
Бетонные сваи обычно выдерживают очень большие вертикальные сжимающие нагрузки и устанавливаются/изготавливаются путем рытья ямы в земле, в которую опускают предварительно изготовленную сваю и затем закапывают или в которую заливается незатвердевший бетон.
Полые трубчатые стальные сваи, которые являются предметом калькулятора свай CalQlata, обычно используются в качестве анкеров или для предотвращения смещения в фундаментах небольших и средних конструкций в подозрительных грунтовых условиях на суше или на морском дне.
Почва
До 450 миллионов лет назад поверхность земли была каменистой; земли нигде не было. С тех пор почва накопилась на большей части ее поверхности из разложившихся растительных и животных остатков и эродированных пород. Почвы сильно различаются по составу и характеру в зависимости от множества переменных, таких как; состава, температуры и содержания воды.
Источники свойств почвы сильно различаются не потому, что они неверны, а просто потому, что все они разные. Поэтому всегда полезно проверить почву в месте закладки с помощью штифта небольшого диаметра, проникающего на глубину, подходящую для желаемого уровня достоверности. Это относительно недорогой и надежный метод подготовки сваи к размеру перед установкой.
К штифту можно применить те же методы расчета, что и к свае.
Указанная несущая способность грунта действительна только при определенных условиях; глубина, пустоты, вовлеченная вода, частицы породы (камни), состав, температура и т. д. — все это способствует изменению прочности в очень малых объемах. Более того, несущая способность обычно зависит от величины и направления нагрузки, т. е. она значительно снижается при растяжении или сжатии вблизи поверхности.
Поскольку прочность грунта увеличивается с глубиной, CalQlata консервативно предполагает, что боковое давление грунта на стенку сваи равно давлению на глубине, умноженному на коэффициент Пуассона грунта (в отличие от его угла сдвига, который также может различаются по глубине).
Сопротивление сжимающей силе в основании или на конце сваи (рис. 1), которая создает дополнительное проникновение (δd), обычно должно быть равно комбинированному напряжению в грунте на глубине. Однако, поскольку условия на острие сваи изменчивы и в значительной степени неизвестны⁽¹⁾ во время установки, калькулятор свай консервативно использует только несущую способность при расчете ударопрочности оголовка сваи.
Установка свай
Рис. 2. Момент смещения сваи
На рис. 1 показаны силы сопротивления стандартной стальной трубчатой сваи во время установки.
Сваи обычно забивают в землю, опуская на них тяжелый груз с определенной высоты. Сила удара создается за счет потенциальной энергии массы. Если молот падает в плотную среду, такую как вода, его эффективная масса (mₑ) должна использоваться при расчете энергии удара (см. 9).0144 Входные данные ниже).
Сопротивление трению⁽²⁾ между грунтом и внутренней и внешней вертикальными поверхностями сваи увеличивается с глубиной. Пошаговое заглубление достигается за счет преодоления несущего напряжения в грунте по площади поверхности вершины стенки сваи. Сила, генерируемая энергией удара, которая изменяется при каждом постепенном изменении проникновения в грунт, должна быть достаточной для преодоления обеих этих нагрузок.
По мере увеличения глубины сваи большая часть силы удара теряется при преодолении повышенного сопротивления трения, уменьшая силу, доступную для проникновения.
Таким образом, дополнительное проникновение уменьшается с глубиной установки, что увеличивает усилие на сваю при каждом ударе.
Маловероятно, что грунт будет иметь одинаковую несущую способность, сопротивление сдвигу, коэффициент трения и коэффициент Пуассона вплоть до установленной глубины, поэтому маловероятно, что каждое воздействие приведет к ожидаемому проникновению на соответствующей глубине.
Хотя разумно продолжать укладку до тех пор, пока сила удара (F) не станет достаточной для ваших нужд (Ŵ < F < W̌), было бы целесообразно убедиться, что конечное значение (F) больше, чем (Ŵ+W̌)/ 2
Сила (F) для каждого удара указана в калькуляторе свай.
Прочность сваи
Стенка сваи должна быть способна выдерживать монтажные и эксплуатационные нагрузки, а для определения целостности сваи в зависимости от конкретных условий проектирования требуются отдельные расчеты. Однако наиболее вероятной причиной разрушения сваи является разрушение стены во время установки.
Разрушение или обрушение стенки сваи происходит из-за чрезмерного мембранного напряжения из-за смещения молота/сваи (рис. 2), достаточно консервативную оценку которого можно получить с помощью следующей формулы плоской пластины: σỵ = 6,M/t
Существует множество формул для расчета прочности сваи при сжатии, некоторые из них включают классические или сложные формулы, все из которых можно надежно предсказать с помощью расчета потери устойчивости столбца Эйлера-Ренкина, в котором вы добавляете модуль Юнга материала сваи к модулю упругости грунт (Eᵖ+Eˢ) при создании составной жесткости (EI) для колонны.
Расчетная мощность сваи
Рис. 3. Боковая емкость
Сопротивление весу достигается за счет комбинации сопротивления трению и несущей способности грунта. Горизонтальным нагрузкам должно противодействовать боковое сжатие грунта, которое зависит от глубины, состава и плотности. Растягивающим нагрузкам от анкеров противостоит масса сваи плюс грунтовая пробка, если она остается внутри, и любое остаточное трение между грунтом и стенкой сваи.
Как и во всех теоретических интерпретациях практических задач, в конечном результате присутствует определенная степень оценки.
Например:
Горизонтальная сила : Сопротивление горизонтальным нагрузкам создает пару моментов (M) на высоте «hᴹ» (рис. 3), величина которой обусловлена комбинацией несущей способности грунта и давления на глубине. . Несущая способность при горизонтальной нагрузке не такая, как при сжатии из-за подъема к поверхности, более того, давление создает большее сопротивление горизонтальным силам, чем несущая способность на значительных глубинах (т. е. когда плотность x глубина > несущей способности). Поэтому CalQlata проигнорировала влияние несущей способности для горизонтальных нагрузок в калькуляторе свай и приняла боковое сопротивление, основанное на давлении x глубина⁽⁴⁾. Вам нужно будет убедиться, что ваша свая не сплющивается чуть ниже поверхности почвы в результате горизонтальной силы.
Сила сжатия : Если свая не забита в подстилающую породу, ее несущая способность (рис.
4; W) будет зависеть от сопротивления трения и несущей способности грунта, которые могут соответствовать или не соответствовать поверхностным условиям. В этом случае вы можете определить несущую способность установленной сваи на основе конечной силы удара. Однако было бы разумно применить соответствующий запас прочности для учета потенциальной ползучести. Эмпирическое правило CalQlata состоит в том, чтобы принять полную несущую способность и ⅔ сопротивления трения (R̂ᵛ). Калькулятор свай предоставляет как теоретические (W̌), так и эмпирические значения (Ŵ) в своих выходных данных.
Суммарная сила : Когда сваи подвергаются комбинированным вертикальным и горизонтальным нагрузкам (рис. 5; W), сопротивление трения от вертикальной составляющей уменьшается, если горизонтальной составляющей достаточно для преодоления напряжения в грунте. Если грунт и свая теряют контакт более чем на 50 % площади внешней поверхности, сопротивлением трения следует пренебречь. Сопротивление вертикальному восхождению будет зависеть только от веса (сваи и грунтовой пробки, если они сохранены), а сопротивление сжатию будет связано только с напряжением смятия (σ) на кончике сваи.
Предостережение
Хотя сопротивление трению в свае может быть включено в несущую способность сваи, следует позаботиться о том, чтобы в течение ее расчетного срока службы учитывались следующие факторы:
1) Определенная ползучесть может возникать с течением времени из-за неоднородностей грунта из-за изменения слоев и вибрационных нагрузок
.
2) Осадка может привести к заползанию сваи в малопрочный слой
3) Подземные воды снижают сопротивление трению и прочность на смятие
4) Скала, частично поддерживающая сваю, может со временем вызвать наклон 90 154
5) Деформация стенки сваи при установке может привести к обрушению в процессе эксплуатации
Все вышеперечисленное может быть выполнено с помощью соответствующих испытаний грунта на глубину, превышающую предполагаемую глубину сваи.
Рис. 4. Осевая нагрузка
Калькулятор свай — Техническая помощь
Единицы
Вы можете использовать любые единицы измерения, но вы должны быть последовательны.
Входное значение ускорения свободного падения (g) используется только для преобразования энергии удара в массовую силу.
Установка
Калькулятор свай прикладывает горизонтальное давление (которое линейно зависит от глубины) к внутренней и внешней стенке сваи из-за коэффициента Пуассона грунта. Сопротивление постепенному проникновению рассчитывается с использованием только напряжения смятия (σ) грунта, напряжение сдвига (τ) используется для расчета угла сдвига для горизонтальной силы (F̌ʰ).
Расчетная грузоподъемность
Калькулятор свай предоставляет множество расчетных нагрузок, только минимальные значения которых (R̂ᵛ, F̂ᵛ, Ŵ) можно использовать с высокой степенью достоверности и без проверочных испытаний. Если вы хотите полагаться на более высокие расчетные мощности, чем указанные, рекомендуется провести подходящие тесты на нагрузку, зависящие от времени.
Переменные слои
Если вы не хотите выполнять подробные расчеты для каждого переменного слоя (рис.
6), вы можете консервативно предположить, что ваша свая имеет такую же глубину, как сумма толщин высокопрочных слоев, игнорируя влияние малопрочные слои вообще. Это также более точный подход, чем предположение о средних свойствах почвы на фактической глубине.
Ввод данных
Рис. 5. Объединенные силы
D = максимальная требуемая глубина сваи
Øᵢ = внутренний диаметр сваи
Øₒ = внешний диаметр сваи
ρᵐ = средняя плотность⁽³⁾
ρʰ = плотность молотка⁽³⁾
ρᵖ = плотность ворса
ρˢ = плотность грунта
m = масса молота⁽³⁾
hᵈ = высота падения
σ = напряжение несущей способности грунта
τ = напряжение сдвига грунта 90 154
μᵢ = коэффициент трения при установке⁽²⁾
μₒ = коэффициент трения при работе⁽²⁾
ν = коэффициент Пуассона (почва)
Выходные данные
мₑ = эффективная масса молота⁽³⁾
E = энергия удара
A = площадь поперечного сечения стенки сваи (вершина)
Ď = общая максимальная глубина (d + δd после финального попадания)
n = количество попаданий (для достижения Ď)
R̂ᵛ = минимальное вертикальное сопротивление трения при установке⁽⁵⁾ (из-за μᵢ)
Řᵛ = максимальное вертикальное сопротивление трению после осадки⁽⁵⁾ (из-за μₒ)
F̌ʰ = максимальная горизонтальная сила (на поверхности почвы) 90 154
F̂ᵛ = минимальная сила подъема сваи (только масса сваи)
F̌ᵛ = максимальная подъемная сила сваи (включая массу пробки и Øᵛ)
Ŵ = минимальная грузоподъемность (от; ⅔μₒ + σ)
W̌ = максимальная грузоподъемность (от; μₒ + σ)
hᴹ = высота от кончика сваи до точки опоры
r₁ = плечо момента над точкой опоры (только для информации)
r₂ = плечо момента ниже точки опоры (только для информации)
M₁ = момент над точкой опоры⁽⁶⁾ (только для информации)
M₂ = момент ниже точки опоры⁽⁶⁾ (только для информации)
Рис.
6. Переменные слои почвы
Результаты последовательности попаданий:
№ = ударный номер
δd = глубина удара
d = общая глубина после удара
F = сила удара
См. Свойства материала ниже для некоторых репрезентативных свойств материала.
Свойства материалов
Среда установки: Если ваша свая устанавливается с помощью молота, опускаемого под воду, вы должны ввести среднюю плотность (ρᵐ) для воды, в противном случае вы должны ввести значение для воздуха или установить это значение равным нулю.
Материал молотка: Плотность материала молотка (ρʰ) уменьшается на плотность среды при расчете (ρᵐ) для расчета энергии удара (E). Поэтому важно, чтобы обе плотности были репрезентативными.
Материал сваи: Плотность материала сваи используется только в расчетах силы, необходимой для выдергивания сваи из земли (Fᵛ)
Материал почвы: Свойства почвы должны быть основаны на результатах испытаний на месте, если это вообще возможно.
Это можно установить, вставив штифт в землю на месте сваи, а затем задним числом установив свойства грунта с помощью калькулятора сваи и изменив свойства грунта (σ, μᵢ и μₒ), убедившись, что:
а) ретроспективные расчеты отражают фактические условия во время установки;
b) Нагрузки по добыче измеряются по крайней мере через 30 дней после оседания. В качестве альтернативы для целей оценки могут использоваться следующие данные:
| Плотность | Вещество | кг/м³ | фунт/дюйм³ |
|---|---|---|---|
| № | воздух | 1,256 | 4.54E-5 |
| вода | 1000 | 0,0361 | |
| морская вода | 1023 | 0,037 | |
| № | сталь | 7850 | 0,2836 |
| бетон | 2400 | 0,0867 | |
| гранитный камень | 2750 | 0,09935 | |
| № | сталь | 7850 | 0,2836 |
| алюминий | 2685 | 0,097 | |
| титан (HT) | 4456 | 0,161 | |
| нержавеющая сталь 316 | 7941 | 0,2869 | |
| глина сухая | 1590 | 0,0574 | |
| глина-средняя | 1625 | 0,0587 | |
| мокрая глина | 1750 | 0,0632 | |
| суглинок | 1275 | 0,0461 | |
| илово-сухой | 1920 | 120 | |
| илово-влажный | 2163 | 135 | |
| песок сухой | 1600 | 0,0578 | |
| песочно-мокрый | 1900 | 0,0686 |
| Стресс | Вещество | кг/м² | фунт/кв. дюйм | ν |
|---|---|---|---|---|
| σˢ | глинистая плотная | от 35 до 55 | от 0,05 до 0,08 | 0,45 |
| глина-средняя | от 20 до 35 | от 0,03 до 0,05 | 0,35 | |
| глина рыхлая | от 10 до 20 | от 0,014 до 0,03 | 0,3 | |
| суглинок | от 7,5 до 15 | от 0,01 до 0,02 | 0,3 | |
| пылеватый | от 4,5 до 7,5 | от 0,0064 до 0,01 | 0,35 | |
| ил рыхлый | от 1 до 4,5 | от 0,001 до 0,0064 | 0,3 | |
| песок сухой | от 10 до 30 | от 0,014 до 0,04 | 0,4 | |
| песочно-мокрый | от 5 до 10 | от 0,007 до 0,014 | 0,3 | |
| τˢ | глинистая плотная | от 29,4 до 46,2 | от 0,0418 до 0,0656 | |
| глина-средняя | от 11,5 до 20,2 | от 0,0164 до 0,0287 | ||
| глина рыхлая | от 3,6 до 7,3 | от 0,0052 до 0,0104 | ||
| суглинок | от 4,3 до 8,7 | от 0,0062 до 0,0123 | ||
| пылеватый | от 0,8 до 1,3 | от 0,0011 до 0,0019 | ||
| ил рыхлый | от 0,1 до 0,4 | от 0,0001 до 0,0006 | ||
| песок сухой | от 8,4 до 25,2 | от 0,0119 до 0,0358 | ||
| песочно-мокрый | от 2,9 до 5,8 | от 0,0041 до 0,0082 |
| Вещество | мкᵢ | мкₒ |
|---|---|---|
| глинисто-плотный | 0,225 | 0,45 |
| глина-средняя | 0,2 | 0,4 |
| глина рыхлая | 0,15 | 0,3 |
| суглинок | 0,175 | 0,35 |
| пылеватый | 0,15 | 0,3 |
| ил рыхлый | 0,125 | 0,25 |
| песок сухой | 0,1 | 0,2 |
| песочно-мокрый | 0,175 | 0,35 |
Применимость
Калькулятор свай применим только к трубчатым сваям, заглубленным в грунт
Точность
Точность расчетов в калькуляторе свай зависит от введенной информации.
Выходные данные в значительной степени основаны на линейном изменении давления с глубиной и постоянной плотности грунта на этой глубине. В этом случае ожидается, что результаты будут в пределах ±10% от фактических значений.
Если почва изменчива по глубине сваи, следует использовать средние значения свойств почвы, и в этом случае; ожидается, что результаты будут в пределах ±20% от фактических значений.
Крайне маловероятно, что какой-либо расчет сваи даст значительно большую точность, чем ожидалось выше.
Примечания
- Ударная вибрация, смещение грунта и переменные условия с глубиной — все это изменяет торцевую нагрузку сваи во время установки неконтролируемым образом
- Сопротивление трению при монтаже меньше, чем при эксплуатации из-за осадки (через ≈30 дней). CalQlata рекомендует, чтобы, если не известны точные значения, коэффициент трения для связных грунтов во время установки был вдвое меньше, чем при эксплуатации, который обычно составляет ≈0,35.
