Как рассчитать нагрузку на фундамент дома: Расчет нагрузки на фундамент — Самая лучшая система расчета нагрузки

Содержание

Расчет нагрузки на фундамент — Самая лучшая система расчета нагрузки

Расчет нагрузки на фундамент необходим для правильного выбора его геометрических размеров и площади подошвы фундамента. В конечном итоге, от правильного расчета фундамента зависит прочность и долговечность всего здания. Расчет сводится к определению нагрузки на квадратный метр грунта и сравнению его с допустимыми значениями.

Для расчета необходимо знать:

  • Регион, в котором строится здание;
  • Тип почвы и глубину залегания грунтовых вод;
  • Материал, из которого будут выполнены конструктивные элементы здания;
  • Планировку здания, этажность, тип кровли.

Исходя из требуемых данных, расчет фундамента или его окончательная проверка производится после проектирования строения.

Попробуем рассчитать нагрузку на фундамент для одноэтажного дома, выполненного из полнотелого кирпича сплошной кладки, с толщиной стен 40 см. Габариты дома – 10х8 метров. Перекрытие подвального помещения – железобетонные плиты, перекрытие 1 этажа – деревянное по стальным балкам. Крыша двускатная, покрытая металлочерепицей, с уклоном 25 градусов. Регион – Подмосковье, тип грунта – влажные суглинки с коэффициентом пористости 0,5. Фундамент выполняется из мелкозернистого бетона, толщина стенки фундамента для расчета равна толщине стены.

Определение глубины заложения фундамента

Глубина заложения зависит от глубины промерзания и типа грунта. В таблице приведены справочные величины глубины промерзания грунта в различных регионах.

Таблица 1 – Справочные данные о глубине промерзания грунта

Справочная таблица для определения глубины заложения фундамента по регионам

Глубина заложения фундамента в общем случае должна быть больше глубины промерзания, но есть исключения, обусловленные типом грунта, они указаны в таблице 2.

Таблица 2 – Зависимость глубины заложения фундамента от типа грунта

Зависимость глубины заложения фундамента от типа грунта

Глубина заложения фундамента необходима для последующего расчета нагрузки на почву и определения его размеров.

Определяем глубину промерзания грунта по таблице 1. Для Москвы она составляет 140 см. По таблице 2 находим тип почвы – суглинки. Глубина заложения должна быть не менее расчетной глубины промерзания. Исходя из этого глубина заложения фундамента для дома выбирается 1,4 метра.

Расчет нагрузки кровли

Нагрузка кровли распределяется между теми сторонами фундамента, на которые через стены опирается стропильная система. Для обычной двускатной крыши это обычно две противоположные стороны фундамента, для четырехскатной – все четыре стороны. Распределенная нагрузка кровли определяется по площади проекции крыши, отнесенной к площади нагруженных сторон фундамента, и умноженной на удельный вес материала.

Таблица 3 – Удельный вес разных видов кровли

Справочная таблица – Удельный вес разных видов кровли

  1. Определяем площадь проекции кровли. Габариты дома – 10х8 метров, площадь проекции двускатной крыши равна площади дома: 10·8=80 м2.
  2. Длина фундамента равна сумме двух длинных его сторон, так как двускатная крыша опирается на две длинные противоположные стороны. Поэтому длину нагруженного фундамента определяем как 10·2=20 м.
  3. Площадь нагруженного кровлей фундамента толщиной 0,4 м: 20·0,4=8 м2.
  4. Тип покрытия – металлочерепица, угол уклона – 25 градусов, значит расчетная нагрузка по таблице 3 равна 30 кг/м2.
  5. Нагрузка кровли на фундамент равна 80/8·30 = 300 кг/м2.

Расчет снеговой нагрузки

Снеговая нагрузка передается на фундамент через кровлю и стены, поэтому нагружены оказываются те же стороны фундамента, что и при расчете крыши. Вычисляется площадь снежного покрова, равная площади крыши. Полученное значение делят на площадь нагруженных сторон фундамента и умножают на удельную снеговую нагрузку, определенную по карте.

Таблица – расчет снеговой нагрузки на фундамент

  1. Длина ската для крыши с уклоном в 25 градусов равна (8/2)/cos25° = 4,4 м.
  2. Площадь крыши равна длине конька умноженной на длину ската (4,4·10)·2=88 м2.
  3. Снеговая нагрузка для Подмосковья по карте равна 126 кг/м2. Умножаем ее на площадь крыши и делим на площадь нагруженной части фундамента 88·126/8=1386 кг/м2.

Расчет нагрузки перекрытий

Перекрытия, как и крыша, опираются обычно на две противоположные стороны фундамента, поэтому расчет ведется с учетом площади этих сторон. Площадь перекрытий равна площади здания. Для расчета нагрузки перекрытий нужно учитывать количество этажей и перекрытие подвала, то есть пол первого этажа.

Площадь каждого перекрытия умножают на удельный вес материала из таблицы 4 и делят на площадь нагруженной части фундамента.

Таблица 4 – Удельный вес перекрытий

Таблица расчет веса перекрытий и их нагрузка на фундамент

  1. Площадь перекрытий равна площади дома – 80 м2. В доме два перекрытия: одно из железобетона и одно – деревянное по стальным балкам.
  2. Умножаем площадь железобетонного перекрытия на удельный вес из таблицы 4: 80·500=40000 кг.
  3. Умножаем площадь деревянного перекрытия на удельный вес из таблицы 4: 80·200=16000 кг.
  4. Суммируем их и находим нагрузку на 1 м2 нагружаемой части фундамента: (40000+16000)/8=7000 кг/м2.

Расчет нагрузки стен

Нагрузка стен определяется как объем стен, умноженный на удельный вес из таблицы 5, полученный результат делят на длину всех сторон фундамента, умноженную на его толщину.

Таблица 5 – Удельный вес материалов стен

Таблица – Удельный вес стен

  1. Площадь стен равна высоте здания, умноженной на периметр дома: 3·(10·2+8·2)=108 м2.
  2. Объем стен – это площадь, умноженная на толщину, он равен 108·0,4=43,2 м3.
  3. Находим вес стен, умножив объем на удельный вес материала из таблицы 5:   43,2·1800=77760 кг.
  4. Площадь всех сторон фундамента равна периметру, умноженному на толщину: (10·2+8·2)·0,4=14,4 м2.
  5. Удельная нагрузка стен на фундамент равна 77760/14,4=5400 кг.

Предварительный расчет нагрузки фундамента на грунт

Нагрузку фундамента на грунт расчитывают как произведение объема фундамента на удельную плотность материала, из которого он выполнен, разделенное на 1 м2 площади его основания. Объем можно найти как произведение глубины заложения на толщину фундамента. Толщину фундамента принимают при предварительном расчете равной толщине стен.

Таблица 6 – Удельная плотность материалов фундамента

Таблица – удельная плотность материало для грунта

  1. Площадь фундамента – 14,4 м2, глубина заложения – 1,4 м. Объем фундамента равен 14,4·1,4=20,2 м3.
  2. Масса фундамента из мелкозернистого бетона равна: 20,2·1800=36360 кг.
  3. Нагрузка на грунт: 36360/14,4=2525 кг/м2.

Расчет общей нагрузки на 1 м

2 грунта

Результаты предыдущих расчетов суммируются, при этом вычисляется максимальная нагрузка на фундамент, которая будет больше для тех его сторон, на которые опирается крыша.

Условное расчетное сопротивление грунта R0 определяют по таблицам  СНиП 2.02.01—83 «Основания зданий и сооружений».

  1. Суммируем вес крыши, снеговую нагрузку, вес перекрытий и стен, а также фундамента на грунт: 300+1386+7000+5400+2525=16 611 кг/м2=17 т/м2.
  2. Определяем условное расчетное сопротивление грунта по таблицам СНиП 2.02.01—83. Для влажных суглинков с коэффициентом пористости 0,5 R0 составляет 2,5 кг/см2, или 25 т/м2.

Из расчета видно, что нагрузка на грунт находится в пределах допустимой.

Страница не найдена — ГидФундамент

Содержание статьи1 Об «устаревших»  стандартах2 О квалификации сварщика при армировании3 Основные критерии выбора способа фиксации арматуры Дискуссии на тему «вязать […]

Содержание статьи1 Определение и назначение2  3 Нормативы4 Параметры4.1 Ширина4.2 Глубина4.3 Угол наклона5 Типы и структура6 Самые распространённые виды отмосток6.1 Бетонная6.2 […]

Содержание статьи1 Функции армопояса из кирпича2 Виды поясов3 Пояс из кирпича под перекрытие4 Кирпичный пояс под мауэрлат5 Гидроизоляция и утепление6 […]

Содержание статьи1 Для кровли1.1 Основные функции1.2 Способы возведения1.3 Геометрические параметры1.4 Правила  армирования2 Для перекрытий3 Общие принципы устройства армопояса3.1 Утепление3.2 Бетонирование3.3 […]

Содержание статьи1 Как избежать работ по выравниванию поверхности2 Инструменты для контроля горизонта3 Основной способ4 Практические советы и рекомендации5 Другие способы […]

Содержание статьи1 Виды  армопояса2 Материалы опалубки для армопояса3 Виды опалубки для армопояса4 Крепление опалубки В технологический процесс устройства монолитного армированного […]

Содержание статьи1 Кирпичные фронтоны2 Требования к материалу3 Завершение кладки3.1 Ровный обрез3.2 Кладка кирпича уступом4 Гидроизоляция под мауэрлат5 Способы крепления мауэрлата5.1 […]

Содержание статьи1 Последствия неправильного выбора арматуры2 Понимание процесса работы арматуры в ленточном фундаменте3 Критерии надёжности4 Виды5 Классификация5.1 Классы5.2 Дополняющие литеры5.3 […]

Содержание статьи1 Виды монолитных лестниц2 Типы и назначение арматуры3 Практические рекомендации4 Особенности расчёта армирования лестницы4.1 Задачи армирования4.2 Угол подъёма4.3 Место […]

Содержание статьи1 Задачи армирования2 Основная функция защитного слоя3 Факторы формирования толщины4 Нормативы и допуски защитного слоя бетона5 Ошибки6 Восстановление защитного […]

Страница не найдена — ГидФундамент

Содержание статьи1 Об «устаревших»  стандартах2 О квалификации сварщика при армировании3 Основные критерии выбора способа фиксации арматуры Дискуссии на тему «вязать […]

Содержание статьи1 Определение и назначение2  3 Нормативы4 Параметры4.1 Ширина4.2 Глубина4.3 Угол наклона5 Типы и структура6 Самые распространённые виды отмосток6.1 Бетонная6.2 […]

Содержание статьи1 Функции армопояса из кирпича2 Виды поясов3 Пояс из кирпича под перекрытие4 Кирпичный пояс под мауэрлат5 Гидроизоляция и утепление6 […]

Содержание статьи1 Для кровли1.1 Основные функции1.2 Способы возведения1.3 Геометрические параметры1.4 Правила  армирования2 Для перекрытий3 Общие принципы устройства армопояса3.1 Утепление3.2 Бетонирование3.3 […]

Содержание статьи1 Как избежать работ по выравниванию поверхности2 Инструменты для контроля горизонта3 Основной способ4 Практические советы и рекомендации5 Другие способы […]

Содержание статьи1 Виды  армопояса2 Материалы опалубки для армопояса3 Виды опалубки для армопояса4 Крепление опалубки В технологический процесс устройства монолитного армированного […]

Содержание статьи1 Кирпичные фронтоны2 Требования к материалу3 Завершение кладки3.1 Ровный обрез3.2 Кладка кирпича уступом4 Гидроизоляция под мауэрлат5 Способы крепления мауэрлата5.1 […]

Содержание статьи1 Последствия неправильного выбора арматуры2 Понимание процесса работы арматуры в ленточном фундаменте3 Критерии надёжности4 Виды5 Классификация5.1 Классы5.2 Дополняющие литеры5.3 […]

Содержание статьи1 Виды монолитных лестниц2 Типы и назначение арматуры3 Практические рекомендации4 Особенности расчёта армирования лестницы4.1 Задачи армирования4.2 Угол подъёма4.3 Место […]

Содержание статьи1 Задачи армирования2 Основная функция защитного слоя3 Факторы формирования толщины4 Нормативы и допуски защитного слоя бетона5 Ошибки6 Восстановление защитного […]

Расчёт нагрузки на фундамент разного типа 🔨 Как выполняется расчёт

Неприятно наблюдать, как в недавно построенном доме появляются на стенах трещины. Самое печальное в этой ситуации, что исправить практически ничего изменить нельзя, а если и можно что-то сделать, то это весьма проблематично.

А ведь всего этого можно было избежать, если бы изначально расчету нагрузки на фундамент было уделено достаточно внимания.Ознакомьтесь с материалом о том зачем это делается, а также как грамотно и верно выполнять расчёт нагрузки на фундамент.

Как выполняется расчет

Что включается в такой расчет, и что нужно учитывать? Рассмотрим некоторые параметры.

  • У различных видов грунта отличная друг от друга несущая способность, поэтому нельзя опираться на тот факт, что у друга дом на мелкозаглубленном ленточном фундаменте стоит уже несколько лет, и ничего.
  • Учитывая вес строительных материалов, проводится вычисление массы строения.
  • Какая снеговая нагрузка на кровлю в регионе. Тип, и форма крыши играют огромную роль в таком подсчете.
  • Ветровая нагрузка. Любой дом, особенно высокий, испытывает ощутимые нагрузки в ветреную погоду, а если ветер постоянно дует в одну и ту же сторону, то фундамент будет подвержен дополнительной нагрузке. Особенно это ощутимо в легких домах, с не очень прочным фундаментом.
  • Вес мебели, сантехники и отделочных материалов.

Полученные данные и собранная информация служит для учета несущей характеристики, размера и опорной площади возводимого фундамента. Пренебрежение этими требованиями приводит к ситуациям, описанным в начале статьи.

Расчет нагрузки для ленточного фундамента

При расчете нагрузки на ленточный фундамент, нужно определить количество заливаемого бетона, для чего нужно узнать общую площадь с учетом установленной опалубки. Полученную цифру (в м3) нужно умножить на массу 1 м3, которая колеблется в пределах 2000–2500 кг. При расчете фундамента лучше перестраховаться, поэтому за основу возьмем 2500 кг.

Потребуется узнать полную массу дома, снеговую нагрузку на крышу и давление ветра. Эти 4 показателя слаживаются и делятся на площадь основания. Выглядит это так:

(масса фундамента + масса дома + снеговая + ветровая нагрузка) / площадь основания = искомая цифра.

Поскольку расчет получается приблизительным, нужно иметь запас прочности около 25%.

Расчет нагрузки для столбчатого фундамента

Для того чтобы определить нагрузку на столбчатый фундамент, придется умножить площадь сечения столба на его высоту, в результате чего станет известен объем одной опоры. Полученные данные умножаются на цифру, обозначающей плотность материала, из которого сделаны столбы (q). Таким образом произведен расчет нагрузки для одного столба, а чтобы узнать расчетную нагрузку всего фундамента, результат перемножим на количество опор.

Если при расчете получилось, что фундамент не соответствует требованиям, то можно увеличить сечение столбов или увеличить число опор, сократив между ними расстояние.

Расчет нагрузки для свайного фундамента

Расчет нагрузки на свайный фундамент выполняется таким образом:

  • Полная масса будущего здания умножается на коэффициент запаса надежности.
  • Опорная площадь 1 квадратного сечения сваи определяется путем перемножения размеров двух сторон.  При использовании круглых свай опорная площадь одной из них вычисляется по формуле: R2×3,14. Затем полученные данные умножаются на количество используемых свай, задействованных в фундаменте.
  • Теперь необходимо узнать нагрузку на 1 см2 грунта, для чего масса здания делится на опорную площадь фундамента, и удостовериться, что нормативная допустимая нагрузка на грунт в норме.

Одной из особенностей свайного фундамента является правильный выбор сечения и длины свай, для чего нужно знать особенности грунта. Например, в некоторых районах, свая длиной в 3 м может не дойти до твердого основания, и приобретать опоры нужно только после предварительной геологической разведки.

В случае необходимости грунт можно уплотнить путем вбивания дополнительных, не предусмотренных проектом свай, но это приведет к дополнительным, незапланированным затратам.

Анализ грунта

Проектируя фундамент, можно самостоятельно выполнить геодезический анализ грунта, узнав:

  • Тип почвы.
  • Уровень расположения грунтовых вод.

Также необходимо узнать уровень промерзания грунта, в чем могут помочь карты с такими данными.

Рис. Уровень промерзания грунта в России

Используя ручной бур, по периметру площадки и в центре делается несколько скважин, глубиной до 2,5 м, в результате чего можно увидеть, какой тип почвы, а на следующий день можно увидеть, появилась ли в ней вода, и какой ее уровень.

Рис. Слои почвы в Московской области

Что касается типа почвы, то разобраться в этом непростом вопросе поможет дополнительная информация:

  • Если при извлечении бура почва рассыпается – это песчаный грунт.
  • Из извлеченного грунта можно скатать цилиндр, но при этом он весь покрывается трещинами – это супеси.
  • Получается скатать цилиндр, но при попытке согнуть он ломается – это легкий суглинок.
  • Скатанный цилиндр на изгибе покрывается многочисленными трещинами – это тяжелый суглинок, в составе которого много глины.
  • Цилиндр скатывается легко, на изгибе не ломается и не трескается – перед нами глинистый грунт.

Используя полученные данные, можно определить какой тип фундамента лучше всего сделать на этом участке и нужно ли делать для него дренажную систему.

Определение несущей способности грунта

Ниже приведена таблица, с помощью которой можно разобраться с несущей способность грунта. Зная, какой тип грунта вы извлекли при пробном бурении, не составит его найти в таблице, и получить больше информации.

Тип почвы Несущая способность
Супесь От 2 до 3 кгс/см
2
Щебенистая почва с пылевато -песчаным заполнителем 6 кгс/см2
Плотная глина От 4 до 3 кгс/см2
Щебенистая почва с заполнителем из глины От 4 до 4.5 кгс/см2
Среднеплотная глина От 3 до 5 кгс/см2
Гравийная почва с песчаным заполнителем 5 кгс/см2
Влагонасыщенная глина От 1 до 2 кгс/см2
Гравийная почва с заполнителем из глины От 3.6 до 6 кгс/см2
Пластичная глина От 2 до 3 кгс/см2
Крупный песок Среднеплотный — 5, высокоплотный — 6 кгс/см2
Суглинок От 1.9 до 3 кгс/см2
Средний песок Среднеплотный — 4, высокоплотный — 5 кгс/см2
Песок, супеси, глина, суглинок, зола От 1.5 до 1.9 кгс/см2
Мелкий песок Среднеплотный — 3, высокоплотный — кгс/см2
Сухая пылеватая почва Среднеплотная — 2.5, высокоплотная — 3 кгс/см2
Водонасыщенный песок Среднеплотный  — 2, высокоплотный — 3 кгс/см2
Влажная пылеватая почва Среднеплотная — 1.5, высокоплотная 2 кгс/см2
Водонасыщенная пылеватая почва Среднеплотная — 1, высокоплотная — 1.5 кгс/см2

Таблица 1: Расчетное сопротивление разных видов грунтов

Наши услуги

Компания «Богатырь» предоставляет услуги по погружению железобетонных свай – мы забиваем сваи, выполняем лидерное бурение и привезем непосредственно на строительную площадку сваи, с помощью которых и соорудим свайный фундамент. Если вы заинтересованы в том, чтобы проектировка, гео разведка и монтаж свайного фундамента был выполнен высококвалифицированными специалистами, то отправьте запрос или позвоните нам, воспользовавшись формой и контактными данными, указанными внизу сайта.

инструкция по шагам, формулы и примеры

Целью расчета является выбор типа фундамента и его размеров. Задачи, решаемые для этого, заключаются в: оценке нагрузок от конструкции будущего сооружения, действующие на единицу площади грунта; сравнении полученных результатов с несущими способностями пласта на глубине заложения.

Оглавление:

  1. Нюансы проведения вычислений
  2. Пошаговая инструкция
  3. Нагрузка на столбчатые и свайные системы

Правила расчета

Исходные данные:

  • Регион (климатические условия, сейсмоопасность).
  • Сведения о типе почвы, уровне подземных вод на площадке застройки (предпочтительно такую информацию получить по результатам геологических изысканий, но при предварительной оценке можно воспользоваться данными по соседним участкам).
  • Предполагаемая планировка будущего здания, количество этажей, тип кровли.
  • Какие стройматериалы будут использованы для сооружения.

Окончательный расчет фундамента может быть выполнен только после проектирования и желательно, если это сделает специализированная организация. Однако предварительную оценку возможно провести самостоятельно с целью определения подходящего места, количества требуемых материалов и объёма работ. Это позволит повысить долговечность (не допустить деформаций основания и конструкций здания) и уменьшить расходы. Достаточно просто и удобно задача решается с применением онлайн-калькуляторов, получивших распространение в последнее время.

Нагрузки бывают:

  • Статические.
  • Динамические.

К первым относят общий вес самого строения. Он складывается из массы стен, основы, кровли, перекрытий, утеплителя, окон и дверей, мебели, бытовой техники, канализации, отопления, водопровода, отделки, жильцов. Второй вид носит временный характер. Это выпавший снег, сильный ветер, сейсмические воздействия.

Общая последовательность расчета

  • Определение веса здания, ветровых и снеговых давлений.
  • Оценка несущей способности почвы.
  • Вычисление массы основания.
  • Сравнение суммарной нагрузки от массы сооружения и его фундамента, воздействия снега и ветра с расчетным сопротивлением земли.
  • Корректировка размеров (при необходимости).

1. Вес дома.

Массу строения рассчитывают по его площади (Sd). Для вычислений используется средний удельный вес кровли, стен и перекрытий в зависимости от применяемых материалов из справочных таблиц.

Удельный вес 1 м2 стен:

Бревно ø14-18см 100
Керамзитобетон толщиной 35 см 500
Полнотелый кирпич шириной 250 мм 500
То же 510 мм 1000
Опилкобетон толщиной 350 мм 400
Деревянный каркас 150 мм с утеплителем 50
Пустотелый кирпич шириной 380 мм 600
То же 510 мм 750

Удельный вес 1 м2 перекрытий:

Плиты железобетонные пустотные 350
Цокольное по деревянным балкам с утеплителем плотностью до 500 кг/м3 300
То же 200 кг/м3 150
Чердачное по деревянным балкам с утеплителем плотностью до 500 кг/м3 200
Железобетонное 500

Удельный вес 1 м2 кровли:

Листовая сталь 30
Шифер 50
Черепица 80

Массу здания вычисляют как сумму сомножителей площади сооружения на удельные веса кровли, стен и перекрытий. К полученному весу постройки необходимо добавить полезные нагрузки (мебель, люди), которые ориентировочно рекомендуют принимать для жилых помещений из расчета 100 кг массы на 1 м2.

2. Ветровая нагрузка на фундамент.

Находится по формуле:

W=W0∙k, где W0=24-120 кг/м2 — нормативное значение давления ветра (по таблицам в зависимости от региона России).

При определении величины коэффициента k учитывают тип местности:

  • А — ровные участки.
  • Б — имеются препятствия 10 м высотой.
  • С — районы городской застройки высотой >25 м.

Коэффициент изменения давления по высоте (k)

Высота дома, м А Б С
до 5 0,75 0,5 0,4
10 1,0 0,65 0,4
20 1,25 0,85 0,5

Для высотных зданий (башни, мачты) расчет выполняют с учетом пульсаций ветра.

3. Снеговое давление на фундамент.

Определяется как произведение площади кровли на коэффициент её уклона и на вес одного квадратного метра снежного покрова, величина которого зависит от региона.

Нормативная нагрузка от снегового покрова для России, кг/м2:

Юг 50
Север 190
Средняя полоса 100

Коэффициент влияния наклона крыши:

0-20° 1,0
20-30° 0,8
30-40° 0,6
40-50° 0,4
50-60° 0,2

Чтобы определить, какая нагрузка приходится на фундамент, надо просуммировать статические и временные воздействия и умножить полученный результат на коэффициент запаса (1,5). Подобные расчеты легко выполняются с помощью калькуляторов, содержащих базы необходимых данных.

4. Несущая способность грунта.

При разработке проекта обязательной процедурой является проведение геологических изысканий в месте строительства. По итогам этих работ определяют тип почвы, а по ней и несущую способность пласта на глубине заложения основания. Последняя зависит ещё от уровней промерзания (df) и залегания грунтовых вод (dw).

Заглубление в землю подошвы:

Тип грунта dw> df + 2 м dw< df + 2 м
Пески крупные, гравелистые Не зависит от глубины промерзания
Пески мелкие, супеси ≥df Не зависит от глубины промерзания
Суглинки, глины То же ≥0,5df

Уровень сезонного промерзания около фундамента можно взять по карте местности в районе застройки. Для сейсмоопасных регионов основание дополнительно заглубляют на 10%. Зная тип почвы, можно ориентировочно определить его несущую способность.

Расчётное сопротивление некоторых грунтов, R0:

Тип почвы Супесь Плотная глина Суглинок Песок крупный Мелкий песок Пылеватая водонасыщенная
R0, кгс/см2 2-3 3-4 2-3 5-6 3 1

5. Нагрузка для ленточного фундамента.

Расчет начинают с вычисления его массы:

Мфл= Sфл∙L∙ρ, где Sфл — площадь несущих стен, L — глубина заложения, ρ — плотность его материала.

Значения плотности ρ, кг/м3:

Железобетон 2500
Бутовый камень 1600
Бетон 2300

Определяют сумму всех нагрузок на грунт:

Рфлдфлвнсн, где Мд — вес дома, Мфл — масса ленточного фундамента, Рвн и Рсн — давления ветра и снега.

Вычисляют напряжение на грунт и сравнивают с его несущей способностью: Рфл/ Sфл < R0. Если указанное условие выполняется, считается, что основание выдерживает нагрузку и корректировка его размеров не требуется. В противном случае увеличивают ширину ленты.

Нагрузка для столбчатого и свайного фундаментов

При расчете предполагается, что нагрузки между сваями распределяются равномерно. Вычисляют вес всех опор: Мсф = Sc∙L∙n∙ρ, где Sc — площадь поперечного сечения одной сваи, L — высота столба (длина сваи), n — количество, ρ — плотность материала.

Определяют сумму всех нагрузок на почву: Рфсдсфвнсн, где Мд — вес дома, Мсф — масса всех опор, Рвн и Рсн — ветровые и снеговые давления. Вычисляют напряжение на грунт и сравнивают с его несущей способностью: Рфс/( Sс∙ n )< R0.

Если указанное условие выполняется, считается, что корректировка не требуется. В противном случае увеличивают диаметр или число свай.

В последнее время задача существенно упростилась в связи с появлением калькуляторов. Человеку остаётся лишь загрузить правильные сведения о своём доме и о материалах, из которых его собираются строить.


 

Сбор нагрузок на фундамент пример

Сбор нагрузок на фундамент пример. Введение.

Сбор нагрузок разберем на примере. Для расчета ленточного фундамента понадобится собрать нагрузки ото всех конструкций — от крыши до стен.

В чем заключается сбор нагрузки? Начнем с того, что ширина подошвы фундамента непосредственно зависит от величины нагрузки от конструкций. Поэтому первый шаг — это анализ того, сколько типов фундаментных лент мы назначим.

В нашем примере мы рассмотрим двухэтажный дом без подвала с несущими стенами вдоль цифровых осей. На эти стены опираются сборные плиты перекрытия над первым этажом и монолитное перекрытие над вторым этажом, также на них опираются стропила деревянной кровли. Вдоль буквенных осей — самонесущие стены.

Сбор нагрузок на свайный фундамент пример.

Каким образом собирается нагрузка? Если стена самонесущая, то считается просто вес одного погонного метра этой стены (окна и двери условно не учитываем). Если стена является несущей, и на нее опираются перекрытие, конструкции крыши или лестница, то к весу самой стены прибавляется еще и нагрузки от половины пролета перекрытия (крыши). Площадь, с которой собирается нагрузка называется грузовой площадью. Допустим, расстояние между двумя несущими стенами 4 метра. Нагрузку мы собираем на 1 погонный метр. Одна половина пролета придется на одну стену, вторая — на вторую. Значит, грузовая площадь для каждой стены от этого перекрытия равна 4*½ = 2 м 2. Если на стену опирается перекрытие с двух сторон, то эти две грузовые площади нужно складывать.

На рисунке показана схема дома и грузовые площади для каждой стены.

Нагрузка на стены по оси «1» и «3» одинаковая, это будет первый тип фундамента. Нагрузка на стену по оси «2» значительно больше, чем на наружные стены (во-первых, в два раза больше нагрузка от перекрытий и крыши, во-вторых, сама стена по оси «2» выше), это будет второй тип фундамента. И третий тип — нагрузка от самонесущих стен по осям «А» и «Б».

После того, как определились с количеством типов фундаментов, определим нагрузки от конструкций.

1. Нагрузка на 1 м 2 перекрытия над первым этажом.

Сбор нагрузок на фундамент: порядок выполнения расчетов, особенности и рекомендации.

Основная задача фундамента — это передача нагрузки от строения к почве. Поэтому сбор нагрузок на фундамент — одна из важнейших задач, которая должна быть решена еще перед началом строительства здания.

Сбор нагрузок на фундамент пример.

Что нужно учитывать при расчете нагрузки.

Правильность расчета — это одна из ключевых ступеней в строительстве, которая должна быть решена. При проведении неверных расчетов, скорее всего, под давлением нагрузок фундамент просто осядет и «уйдет под землю». При расчете и сборе нагрузок на фундамент нужно учитывать, что существует две категории — временные и постоянные нагрузки.

  • Первое — это, конечно же, вес непосредственно самого здания. Суммарный вес строения складывается из нескольких составляющих. Первая составляющая — это суммарный вес перекрытий здания для пола, крыши, межэтажных и т. д. Вторая составляющая — это вес всех его стен, как несущих, так и внутренних. Третья составляющая — это вес коммуникаций, которые прокладываются внутри дома (канализация, отопление, водопровод). Четвертая и последняя составляющая — это вес отделочных элементов дома.
  • Также при сборе нагрузок на фундамент нужно учитывать вес, который называют полезной нагрузкой строения. В этом пункте имеется в виду все внутреннее устройство (мебель, приборы, жители и т. д.) дома.
  • Третий тип нагрузок — это временные, к которым чаще всего относят появившиеся вследствие погодных условий дополнительные нагрузки. К таковым относят слой снега, нагрузки при сильном ветре и т. д.

Сбор нагрузок на фундамент пример таблица.

Пример сбора нагрузок на фундамент.

Для того чтобы точно рассчитать все нагрузки, которые будут приходиться на фундамент, необходимо располагать точным планом проектировки здания, а также знать, из каких материалов будет строиться здание. Для того чтобы более наглядно описать процесс сбора нагрузок на фундамент, будет рассмотрен вариант строительства дома с обитаемоей мансандрой, который будет располагаться в Уральском регионе Российской Федерации.

  • Одноэтажный дом с обитаемой мансандрой.
  • Размер дома составит 10 на 10 метров.
  • Высота между перекрытиями (полом и потолком) будет составлять 2,5 метра.
  • Наружные стены для дома будут возводиться из газобетонных блоков, толщина которых равна 38 см. Также с наружной стороны здания эти блоки будут покрыты облицовочным пустотелым кирпичом толищной 12 см.
  • Внутри дома будет проходить одна несущая стена, ширина которой составит 38 см.
  • Над цоколем дома будет располагаться пустое перекрытие из железобетонного материала. Из этого же материала будет обустроено и перекрытие для чердака.
  • Крыша будет стропильного типа, а кровля будет выполнена из профнастила.

Сбор нагрузок на ленточный фундамент пример.

Расчет нагрузок на фундамент.

После того как был произведен сбор нагрузок на фундамент дома, можно приступать к расчету.

  • Первое, что необходимо рассчитать, — это общую площадь всех перекрытий. Размер дома 10 на 10 метров, значит, общая площадь будет составлять 100 кв. м (10*10).
  • Далее можно приступать к расчету общей площади стен. В эту величину входят также и места под проемы для дверей и окон. Для первого этажа формула расчета будет выглядить так — 2,5*4*10=100 кв. м. Так как дом с обитаемой мансандрой, то выполнялся сбор нагрузок на фундамент с учетом этой постройки. Для этого этажа площадь будет равна 65 кв. м. После расчетов обе величины складываются и получается, что общая площадь стен для строения составляет 165 кв. м.
  • Далее необходимо рассчитать общую площадь для крыши здания. Она будет составлять 130 кв. м. — 1,3*10*10.

После проведения этих расчетов необходимо воспользоваться таблицей сбора нагрузок на фундамент, в которой представлены усредненные значения для тех материалов, которые будут использоваться при возведении здания.

Сбор нагрузок на фундамент пример таблица.

Ленточный фундамент.

Так как существует несколько типов фундамента, который можно использовать при строительстве объекта, будут рассмотрены и несколько вариантов. Первый вариант — это сбор нагрузок на ленточный фундамент. В перечень нагрузок будет входить масса всех элементов, использующихся при строительстве здания.

  1. Масса стен внешних и внутренних. Рассчитывается суммарная площадь без учета проемов для окон и дверей.
  2. Площадь для перекрытий пола и материалов, из которых он будет возводиться.
  3. Площадь потолка и потолочного перекрытия.
  4. Площадь стропильной системы для крыши и вес материалов для кровли.
  5. Площадь лестниц и других внутренних элементов дома, а также вес материала, из которого они будут сделаны.
  6. Также необходимо добавить вес материалов, которые используются для крепежа при строительстве, для обустройства цоколя, тепловой и воздушной изоляции, а также для облицовки внутренних и/или внешних стен дома.

Эти несколько пунктов являются примером сбора нагрузок на фундамент для любого строения, которое будет возводиться на опоре ленточного типа.

Сбор нагрузок на фундамент пример ЖБ цех.

Методы расчета при ленточном фундаменте.

Производить расчет ленточного фундамента можно двумя способами. Первый способ предполагает расчет по несущей способности грунта под подошвой фундамента, а второй — по деформации все того же грунта. Так как рекомендуется использовать именно первый способ для расчетов, то он и будет рассмотрен. Всем известно, что непосредственное строительство начинается с фундамента, однако проектировка этого участка осуществляется в последнюю очередь. Это происходит из-за того, что основная цель этой конструкции — передать нагрузку от дома к почве. А сбор нагрузок на фундамент можно осуществить лишь после того, как будет известен подробный план будущего строения. Непосредственно расчет фундамента можно условно разбить на 3 этапа:

  • Первый этап — это определение нагрузки на фундамент.
  • Второй этап — это выбор характеристик для ленты.
  • Третий этап — это корректировка параметров в зависимости от условий эксплуатации.

Фундамент под колонну.

При строительстве домов могут использоваться колонны в качестве опор. Однако проводить расчет для такого типа несущей конструкции довольно сложно. Вся сложность расчета заключается в том, что сбор нагрузок на фундамент колонны осуществить самостоятельно довольно трудно. Для этого необходимо иметь специальное строительное образование и определенные навыки. Для того чтобы решить вопрос о расчете нагрузки на фундамент колонны, необходимо располагать следующими данными:

Сбор нагрузок на столбчатый фундамент пример.

  • Первый параметр, который необходимо учесть, касается погодных условий. Необходимо определить климатические условия в регионе, в котором проводится строительство. Кроме того, важным параметром будет являться тип и мощность ветров, а также периодичность прохождения дождей и их сила.
  • На втором этапе необходимо сделать геодезическую карту. Нужно учесть протекание грунтовых вод, их сезонное сдвижение, а также тип, структуру и толщину подземных пород.
  • На третьем этапе, естественно, нужно рассчитать нагрузку на колонны, исходящую от самого здания, то есть вес будущей постройки.
  • На основе ранее полученных данных необходимо правильно подобрать марку бетона по характеристикам, прочности и составу.

Сбор нагрузок на колонну фундамента пример.

Как провести расчет фундамента для колонны.

При расчете фундамента для колонны подразумевается расчет нагрузки на квадратный сантиметр площади этого фундамента. Другими словами, для того, чтобы рассчитать необходимый фундамент для колонны, нужно знать все о здании, грунте и грунтовых водах, которые протекают поблизости. Необходимо собрать всю эту информацию, систематизировать ее, и на основе полученных результатов можно будет провести полный расчет нагрузок на фундамент под колонну. Для того чтобы иметь всю необходимую информацию, нужно сделать следующее:

  1. Необходимо иметь полный проект здания со всеми коммуникациями, которые будут проходить внутри здания, а также знать, какие материалы будут применяться для строительства здания.
  2. Необходимо рассчитать полную площадь одной опоры для строения.
  3. Необходимо собрать все параметры здания и на их основе рассчитать то давление, которое будет оказывать строение на опору колонного типа.

Обрез фундамента.

Обрез фундамента — это верхняя часть несущей бетонной конструкции, на которую приходится основное давление от строения. Существует определенная последовательность, по которой необходимо проводить сбор нагрузок на обрез фундамента, а также их дальнейший расчет. Для того чтобы определить нагрузку на обрез, необходимо иметь план типового этажа здания, если это многоэтажный дом, или же типовой план подвала, если строение имеет лишь один этаж. Кроме того, необходимо иметь план продольных и поперечных разрезов здания. К примеру, для того чтобы рассчитать нагрузку на обрез фундамента в десятиэтажном здании, необходимо знать следующее:

  • Вес, толщину и высоту кирпичной стены.
  • Вес многопустотных железобетонных плит, которые используются в качестве перекрытий, а также умножить это количество на количество этажей.
  • Вес перегородок, умноженный на количество этажей.
  • Также необходимо добавить вес кровли, вес гидроизоляции и пароизоляции.

Сбор нагрузок на фундамент.

Как можно было заметить, для того, чтобы рассчитать нагрузку на фундамент любого типа, необходимо располагать всеми данными о здании, а также знать множество формул для расчета.

Сбор нагрузок на фундамент.

Однако в настоящее время эта задача несколько упрощена тем, что существуют электронные калькуляторы, которые выполняют все расчеты вместо людей. Но для их правильной и продуктивной работы необходимо загрузить в устройство все сведения о здании, о материале, из которого оно будет возводиться, и т. д.

Сбор нагрузок на фундамент.

Сбор нагрузок на плитный фундамент пример.

Представьте себе ситуацию, которая иногда встречается в наше время. Приходит человек в строительную компанию и говорит: «Я хочу заказать у вас строительство кирпичного двухэтажного дома с гаражом. Только у меня одно условие. Так как я располагаю небольшим бюджетом, не могли бы вы построить дом без фундамента, его все равно ведь не видно?» Как вы думаете, что ему могут ответить? С вероятностью в 99% ответ будет звучать так: «Извините, но это не возможно, ведь фундамент — это основа любого дома. без которой он просто развалится».

Действительно, фундаменты являются главными конструкциями практически для любого сооружения. И поэтому к ним должны предъявляться особые требования. В частности их подбор нужно производить исключительно по расчету, в котором учитывается будущий вес конструкций, опирающиеся на фундамент. Другими словами, необходимо произвести сбор нагрузок на фундамент .

Данная процедура выполняется согласно СНиП 2.01.07-85* (СП 20.13330.2011) «Актуализированная редакция» [1].

Общая нагрузка на фундамент складывается из следующих нагрузок:

Сюда входят вес конструкций крыши (стропила, обрешетка, железобетонная плита покрытия и т.д.), вес кровельного «пирога» (утеплитель, профнастил, металлочерепица, ондулин и т.д.), а также снеговая и ветровая нагрузки.

О том, как собирается нагрузка на кровлю. вы также можете найти на данном сайте.

Иногда к этим нагрузкам добавляется временная — вес человека в процессе обслуживания кровли, равная 100 кг/м 2 .

2. Межэтажные перекрытия.

Данный раздел включает вес несущих элементов перекрытия (железобетонные плиты перекрытия, деревянные и металлические балки), вес элементов покрытия пола и отделки (доски, ламинат, линолеум, штукатурка потолка и т.д). Кроме этого, здесь необходимо учитывать временные нагрузки от перегородок, людей, мебели и т.д.

О том, как это делается, вы можете узнать из специальной статьи, где рассмотрены примеры сбора нагрузок на перекрытие .

В том случае, если, например, ваш дом имеет холодный чердак, т.е. комнат для проживания там не предусматривается и утеплитель располагается не в крыше, а над последним этажом, то это нужно учесть в отдельной категории.

Обычно здесь учитывается вес несущих элементов перекрытия и теплоизоляционного материала (минплита, пенополистирол, керамзит и т.д.). Редко к ним прибавляется цементно-песчаная стяжка.

Временная нагрузка для чердачного помещения — 70 кг/м 2 .

4. Подвальное перекрытие.

Если пол первого этажа опирается на стены, то его необходимо учитывать при сборе нагрузок на фундамент. В том случае, если пол устроен по грунту, то он передает нагрузку непосредственно на грунт, а не на фундамент. И, следовательно, его учитывать не нужно.

Данная нагрузка получается суммированием следующих масс: конструкции перекрытия (ж/б плита, балки и т.д.), «пирог» пола (ламинат, паркет, Ц/П стяжка, гидроизоляционные и теплоизоляционные материалы), временные нагрузки (перегородки, люди, мебель и т.д.).

Примечание: для того, чтобы перенести перечисленные выше нагрузки на фундамент необходимо знать грузовую площадь. Грузовая площадь — это нагрузка, которая воспринимается несущими конструкциями. Например, для здания с двумя несущими стенами, расположенными на расстоянии 5 метров друг от друга и, на которые опирается перекрытие, грузовая площадь для каждой стены будет равна 2,5м · 1м = 2,5м 2. Потом эта цифра умножается на нагрузку, выраженную в кг/м 2 для того, чтобы получить кг или, другими словами, получить тот вес, который должен восприниматься фундаментом. Если же вы хотите получить равномерно распределенную нагрузку (кг/м), то просто разделите эту величину на 1м.

Грузовая площадь фундамента.

В том же случае, если у вас 4 несущих стены при тех же условиях, то грузовая площадь на стены собирается следующим образом.

Грузовая площадь для сбора нагрузок на фундамент.

Ну, а если дом снабжен внутренними несущими стенами, то необходимо сложить 2 грузовых площади с каждого полупролета. Но об этом в примере ниже.

5. Вертикальные конструкции.

К таким конструкциям относятся несущие стены и колонны, а также, собственно, фундамент.

Далее рассмотрим пример сбора нагрузок на ленточный фундамент.

Пример сбора нагрузок на фундамент.

Исходные данные:

Предполагается строительство жилого 2-х этажного дома с холодным чердаком и двухскатной крышей. Опирание крыши производится на две крайних стены и одну стену под коньком. Подвал не предусмотрен.

Место строительства — г. Нижегородская область.

Тип местности — поселок городского типа.

Размеры дома — 9,5×10 м по наружным граням фундамента.

Угол наклона крыши — 35°.

Высота здания — 9,93 м.

Фундамент — железобетонная монолитная лента шириной 500 и 400 мм и высотой 1 900 мм.

Цоколь — керамический кирпич, толщиной 500 и 400 мм и высотой 730 мм.

Наружные стены — газосиликат плотностью 500 кг/м 3. толщина стеной 500 мм и высотой 6 850 мм.

Внутренние несущие стены — газосиликат плотностью 500 кг/м 3. толщиной стены 400 м и высота 6 850 мм.

Перекрытия и крыша — деревянные.

Конструкции, которые могли бы задержать снег на крыше, не предусмотрены.

Сбор нагрузок на фундамент каркасного здания пример.

Разрез дома, с действующими нагрузками.

Сбор нагрузок на ленточный фундамент пример.

Требуется:

Собрать нагрузки на центральную ленту фундамента, расположенную под внутренней несущей стеной, если грузовая площадь от перекрытия 4,05 м 2. а от крыши — 5,9 м 2 .

Сбор нагрузок на внутреннюю несущую стену.

Определяем нагрузки, действующие на 1 м 2 грузовой площади (кг/м 2 ) всех конструкций, нагрузка которых передается на фундамент.

 

Рекомендация: Хорошая обзорная статья, из нее узнаете о том как сделать сбор примерный расчет нагрузок на фундамент. Вы можете изучить для общего развития, чтобы знать как происходит сбор нагрузок. Но если у вас нет опыта и практики, чтобы не потерять свои деньги, вы должны обратиться к профессионалам, т.е. к работающим инженерам или проектировщикам. Не нужно бездумно рисковать своим строением!

Расчеты нагрузок на фундамент при проектировании домов.

В момент проектирования дома одним из самых важных моментов – это сделать расчёты нагрузок на фундамент. Это делается для того, чтобы понять, какая на фундамент и грунт будет действовать нагрузка, и исходя из этого определить площадь фундамента. Ведь от того, насколько верно будут произведены расчёты фундамента, будет зависеть очень многое: на доме не появятся трещины, он будет давать равномерную усадку. Для этого нужно посчитать суммарную нагрузку, состоящую из постоянной (непосредственно от дома) и временной (от ветра и снега). Общая нагрузка на фундамент будет складываться не только из веса самого дома, но и плюс с эксплуатационными нагрузками, т.е. мебелью, оборудованием, техникой, людьми и прочее.

При расчётах фундаментов также определяется его вес и площадь опоры, чтобы понять – выдержит ли грунт такую нагрузку. Если строительство ведут профессионалы, то помимо этого, производятся геологические изыскания грунта, чтобы иметь точные характеристики, а также рассчитывается точный вес дома.

Расчёт веса дома

Существует ряд справочных материалов, нормативов, СНИПов, в котором указаны различные характеристики материалов, нагрузок, грунтов. Воспользуемся ими и для примера рассмотрим строительство дома из бруса.

Удельный вес 1 м2:

Стены деревянного дома составляет в 70 – 100 кг/ м2;

Чердачных перекрытий по дер. балкам с утеплителем плотностью до 500 кг/м3 составит 200 кг/ м2;

Цокольных перекрытий по дер. балкам с утеплителем плотностью до 500 кг/м3 составит 300 кг/ м2;

Кровли из лист. стали 20-30 кг/м2

Исходя из этих данных, можно посчитать вес дома. Предположим, что площадь дома составит 6х6 м с одной внутренней перегородкой, высота потолков 2,5 м, дом в два этажа.

Посчитаем длину стен:

(6 + 6 + 6 + 6) х2 + 6 + 6 = 60 м;

Площадь всех стен:

60 х 2,5 = 150 м2;

Площадь цокольного перекрытия и чердачного будет одинаковой:

6 х 6 = 36 м2;

Площадь кровли всегда выступает за стены дома, поэтому она составит:

7 х 7 = 49 м2.

На основе полученных данных произведём приблизительные расчёты общей нагрузки на фундамент.

Итак, брусовой дом с деревянными перекрытиями с утеплителем плотностью до 200 кг/м3 и кровлей из листовой стали, помимо постоянной нагрузки имеет и временные ветровые и от снежного покрова, которые для средней полосы РФ составляют 100 кг/м2 :

Для кровли площадью 49 м2 составит 49 х 100 = 4900 кг;

Вес стен составит: 150 х 100 = 15000 кг;

Цокольных перекрытий: 10800 кг;

Чердачных 7200 кг;

Вес кровли 1470 кг

Итого получится: 39370 кг.

Далее необходимо рассчитать площадь фундамента, его веса.

Для определения нагрузки на грунт нужно сложить вес дома с весом фундамента.

Произведём расчёт ленточного фундамента глубокого заложения.

В нашей полосе глубину промерзания берут 1,5 м и добавим к ней еще 50 см над уровнем земли, итого высота составит 2 м. Длина 30 м, из которых 24 метра – это периметр + 6 метров под внутренние стены. При ширине ленты 40 см, общий объём составит: 30 х 0,4 х 2 = 24 м3. Плотность ж/б 2400 кг/м3, итого вес фундамента = 57600 кг.

Опорная площадь: 3000 см х 40 см = 120000 см2.

И наконец, посчитаем общую нагрузку на грунт:

(39370 + 57600)/120000 = 0,8 кг/см2.

Несущая способность любого сухого грунта от 2 кг/см2, что значительно выше нашей нагрузки, и свидетельствует о том, что фундамент выдержит наш дом.

Читайте также:

Расчет нагрузки на фундамент

| Расчет нагрузки для конструкции опоры

Статья посвящена расчету нагрузок при расчете колонн и фундаментов.

На колонну действуют следующие виды нагрузок: —

1. Собственный вес колонны x Количество этажей
2. Собственный вес балок на погонный метр
3. Нагрузка стен на погонный метр
4. Общая нагрузка на перекрытие (постоянная нагрузка + динамическая нагрузка + собственный вес)

Колонны также чувствительны к изгибающим моментам, которые следует учитывать при создании окончательной конструкции.Существуют различные типы передового программного обеспечения для проектирования конструкций, такое как ETABS или STAAD Pro, которые можно применять для эффективного проектирования хорошей конструкции. Расчет нагрузки на конструкцию В профессиональной практике основан на некоторых фундаментальных допущениях.

Для колонн: собственный вес бетона составляет примерно 2400 кг на кубический метр, что соответствует 240 кН. Собственный вес стали составляет примерно 8000 кг на кубический метр. Предположим, что большая колонна размером 230 мм x 600 мм с 1% стали и стандартной высотой 3 метра, собственный вес колонны составляет примерно 1000 кг на пол, что идентично 10 кН.Итак, здесь собственный вес колонны принимается от 10 до 15 кН на этаж.

Для балок: расчет такой же, как и выше. Предположим, каждый метр балки содержит размеры 230 мм х 450 мм без учета толщины плиты. Таким образом, собственный вес составляет примерно 2,5 кН на погонный метр.

Для стен: Плотность кирпича варьируется от 1500 до 2000 кг на кубический метр. Для стены толщиной 6 дюймов, высотой 3 метра и длиной 1 метр можно измерить нагрузку на погонный метр, эквивалентную 0.150 x 1 x 3 x 2000 = 900 кг, что эквивалентно 9 кН / метр. Следуя этой методике, можно измерить нагрузку на погонный метр для любого типа кирпича.

Для блоков из автоклавного газобетона, таких как Aerocon или Siporex, вес на кубический метр должен оставаться в пределах 550–700 кг на кубический метр. Если эти блоки используются для строительства, нагрузка на стену на погонный метр остается на уровне 4 кН / метр, что приводит к снижению стоимости строительства.

Для плиты: предположим, что толщина плиты составляет 125 мм.Теперь каждый квадратный метр плиты содержит собственный вес 0,125 x 1 x 2400 = 300 кг, что аналогично 3 кН. Предположим, что конечная нагрузка составляет 1 кН на метр, а наложенная временная нагрузка составляет 2 кН на метр. Таким образом, нагрузка на плиту должна оставаться от 6 до 7 кН на квадратный метр.

Фактор безопасности: Наконец, после того, как расчет всей нагрузки на колонну будет завершен, следует также принять во внимание коэффициент безопасности. Для IS 456: 2000 коэффициент запаса прочности равен 1,5.

ЖИВОЙ НАГРУЗКИ VS.МЕРТВЫЕ НАГРУЗКИ В КОНСТРУКЦИИ

Конструктивное проектирование — это расчет нагрузок. Инженерная фирма Nishkian предлагает краткое описание: «Под нагрузками обычно понимаются силы, вызывающие напряжения, деформации или ускорения. Эти нагрузки действуют на конструкцию или ее компоненты, вызывающие напряжение или смещение ». Из общего понятия «нагрузка» вытекают две основные категории: постоянные нагрузки и временные нагрузки. Чем они отличаются?

МЕРТВЫЕ НАГРУЗКИ

Короче говоря, статическая нагрузка конструкции включает ее полную массу, обычно измеряемую в фунтах на квадратный фут, до того, как она будет введена в эксплуатацию.Полы, стены, крыша, колонны, лестницы, постоянное оборудование и любой фиксированный декор представляют собой статическую нагрузку, которая обычно не меняется в течение срока службы здания. Еще раз процитируем Нишкяна: «[D] аддитивные нагрузки учитывают нединамические силы, которые создают постоянную и постоянную силу на конструкции».

Таким образом, расчеты статической нагрузки до того, как здание принимает на себя дополнительные нагрузки от размещения или использования, веса его компонентов и давления, прикладываемого в направлении вниз к земле, должны включать бетон для системы фундамента, запланированные строительные материалы плюс любое сервисное оборудование, такое как лифты, блоки HVAC и воздуховоды, сантехника, стационарное производственное оборудование и т. д.

НАГРУЗКИ

Под динамическими нагрузками понимаются динамические силы от помещения и предполагаемого использования. Они представляют собой переходные силы, которые могут перемещаться через здание или воздействовать на любой конкретный элемент конструкции. Эти нагрузки также измеряются в фунтах на квадратный фут и включают предполагаемый вес людей, мебели, бытовой техники, автомобилей, передвижного оборудования и т.п.

Американское общество инженеров-строителей (ASCE) требует, чтобы минимальные временные нагрузки в конструкции всегда превышали максимальные ожидаемые временные нагрузки в течение срока службы здания в случае, если нагрузки действительно превышаются.Руководства ASCE предписывают временные нагрузки в соответствии с категориями предполагаемого использования и использования для каждого типа здания.

Поскольку временные нагрузки зависят от прочности конструкции, знание точного планируемого использования здания имеет решающее значение. Сила статической нагрузки или ее отсутствие часто определяют, с какой временной нагрузкой он может справиться. Железобетон создает самые тяжелые собственные нагрузки, но также выдерживает большую часть веса благодаря своей огромной прочности на сжатие. Конструкционная сталь обеспечивает гораздо меньшую статическую нагрузку и обеспечивает превосходную поддержку динамических нагрузок в многоэтажных зданиях.Натуральная и искусственная древесина относительно легко опирается на фундамент, но выдерживает меньшие временные нагрузки, чем сталь и бетон.

Общие постоянные и временные нагрузки равны «гравитационной нагрузке» конструкции. Но и на здания действуют еще большие нагрузки.

НАГРУЗКИ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Прежде чем здание сможет соответствовать требованиям кодов, конструкция конструкции должна также включать другие динамические нагрузки, действующие на него сбоку. Эти экологические нагрузки могут исходить от снега, ветра, движения почвы и сейсмической активности.Естественно, коды Colorado Front Range не требуют сейсмического контроля, но, безусловно, учитывают экстремальные снеговые, ветровые и почвенные условия.

Безопасность и экономика

При проектировании односемейных и многоквартирных домов, коммерческих, торговых, офисных, парковочных, сельскохозяйственных или промышленных зданий, проектировщик сталкивается с проблемой соблюдения и превышения норм без чрезмерного строительства. В то время как безопасность всегда должна преобладать, создание избыточной прочности конструкции (статическая нагрузка) без необходимости увеличивает окончательную стоимость проекта.Таким образом, выбор опоры и каркаса из дерева, стали, бетона или их комбинаций становится критическим элементом в дизайне. Для динамических нагрузок, которые будут оказывать значительное давление и / или активность внутри конструкции, как это можно ожидать от гаража, может потребоваться бетон. Однако для тех, которые несут меньший вес или внутренние движения, например, двухэтажные офисные здания, может хватить стали или дерева. Прежде чем вы сможете получить одобрение на сборку, вы должны учесть все нагрузки в своем проекте.

К счастью, вам не нужно начинать с нуля, пытаясь определить вес строительных материалов, среднюю загружаемость и общие силы окружающей среды, когда вы начинаете проектирование конструкции. Накопленные инженерные и архитектурные знания объединяются в легко доступные компьютерные программы, такие как используемые Barton Supply. Обязательно проконсультируйтесь с нами по вашему проекту. Мы можем помочь вам с оценкой, чертежами и управлением проектами!

Определите размеры опор палубы | Колоды.com

Чтобы определить подходящий размер для ваших опор, вам необходимо определить, какой общий вес они будут выдерживать и какую почву они покрывают. Для расчета нагрузки вы должны использовать 40 фунтов на квадратный фут для динамических нагрузок (это переменные динамические нагрузки, такие как вес людей и мебели) и 15 фунтов на квадратный фут для статических нагрузок (это вес используемых материалов. для конструкции настила) для общего веса нагрузки 55 фунтов на квадратный фут.


Например, если вы строите настил 10×10, прикрепленный к дому с двумя опорами по углам, вы можете рассчитать нагрузки на опоры следующим образом. Сначала нарисуйте линию, разделяющую палубу на две половины между домом и опорами. Нагрузка на ближайшую к дому часть будет перенесена обратно на главную доску и перенесена на фундамент дома. Оставшаяся половина настила снова будет разделена на две части, которые будут опираться на две угловые опоры.Это называется вторичной нагрузкой. Если вы умножите площадь этого участка на 5 футов на 5 футов, вы получите 25 квадратных футов. Вы можете умножить эту площадь на 55 фунтов на квадратный фут нагрузки, чтобы получить общую нагрузку 1375 фунтов. Как только вы узнаете общую нагрузку, вы можете использовать приведенную ниже таблицу, чтобы определить размер опоры для ваших почвенных условий. Перед копанием обязательно проверяйте свои расчеты в местном отделе строительной инспекции.

Круглые опоры

Максимально допустимая нагрузка на опору, фунтов

Тип грунта Гравий Песок Глина
Допустимое давление (фунт / кв. Фут) 3000 2000 1500
Размер опоры (дюймы) 12 2300 1500 1100
13 2700 1800 1300
14 3200 2100 1600
15 3600 2400 1800
16 4100 2700 2000
17 4700 3100 2300
18 5300 3500 2600
19 5900 3900 2900
20 6500 4300 3200
21 7200 4800 3600
22 7900 5200 3900
23 8600 5700 4300
24 9400 6200 4700

Расчет рабочих нагрузок | JLC Онлайн

Q: Как лучше всего рассчитать временные нагрузки на каркас пола в доме?

A: Джон Болонья, инженер-конструктор компании Coastal Engineering Co.из Орлеана, штат Массачусетс, отвечает : IRC определяет временные нагрузки как «те нагрузки, которые возникают в результате использования и занятости здания или другой конструкции, и не включают в себя строительные или экологические нагрузки, такие как ветровая нагрузка, снеговая нагрузка, дождевая нагрузка, землетрясение, наводнение или статическая нагрузка ». Проще говоря, временная нагрузка на полы в доме включает вашего клиента (вес тела вашего клиента и любых других тел в комнате), мебель, бытовую технику и все остальное, что клиент кладет на пол.

Требования к временной нагрузке на перекрытие взяты непосредственно из кодовой книги. В Таблице R301.5 (или Таблице 5301.5 в Строительных нормах Массачусетса в моей юрисдикции) перечислены минимальные равномерно распределенные временные нагрузки для жилищного строительства в различных ситуациях. Для жилых домов на одну и две семьи кодекс определяет равномерную временную нагрузку 40 фунтов на квадратный фут (40 фунтов на квадратный фут) для «комнат, кроме спальных комнат (спален)» и настилов. Кодекс также определяет минимальную равномерную нагрузку 30 фунтов на квадратный фут для спальных комнат (которые вряд ли будут испытывать живые нагрузки, такие как, скажем, гостиная), 20 фунтов на квадратный фут для необитаемых чердаков и 50 фунтов на квадратный фут для этажей «гаража для легковых автомобилей».

Обратите внимание, что в некоторых представленных на рынке программных продуктах для проектирования деревянных изделий используются коммерческие кодовые значения. Поэтому, если вы используете это программное обеспечение для расчета каркаса пола, результатом будет более консервативный дизайн, включающий более надежные элементы каркаса.

Ключевая фраза здесь — «минимальные требования». Если вы или ваш клиент хотите установить специальное оборудование, такое как большая гидромассажная ванна, которое может быть особенно тяжелым, рекомендуется проконсультироваться с инженером, чтобы выбрать подходящий размер пола.

Для длинных пролетов балок прогиб часто является основным фактором, определяющим конструкцию. Учет прогиба может привести к получению более глубоких секций (более крупных балок) для поддержания пределов прогиба, предписанных нормами. И хотя нормативные строительные нормы и правила учитывают прогиб (как и консервированные программы, используемые поставщиками пиломатериалов), другие факторы, такие как вибрация пола и длительная ползучесть, также должны приниматься во внимание для больших пролетов балок. Ползучесть — это постоянное провисание или прогиб, которое может развиться в элементах каркаса пола после длительного воздействия на них нагрузки.Точно так же большие открытые комнаты (с длинными пролетами балок) могут использоваться по-разному, что может вызвать проблемы с вибрацией. Тихо сидящего человека может раздражать чья-то физическая активность на том же этаже.

Эти более тонкие, но не менее важные проблемы, однако, не прописаны в коде. Если когда-либо возникнет вопрос, подходит ли конкретная конструкция для обработки всех необходимых нагрузок, проконсультируйтесь с инженером.

Как рассчитать подъемное давление на фундаменты

Подъемное давление — это расчетная нагрузка, которую следует учитывать для конструкций, построенных ниже уровня грунтовых вод.Чем глубже котлован, тем больше давление воды снизу вверх.

Знание того, как рассчитать подъемное давление, очень важно для инженеров-строителей, поскольку в большинстве случаев многие сооружения возводятся ниже уровня грунтовых вод.

Давайте посмотрим, какие конструкции нам нужны для учета подъемного давления.

  1. Подземные резервуары
  2. Плиты цокольного этажа
  3. Плотные фундаменты
  4. Плотины
  5. Бетонные плиты

Проектирование подземных резервуаров для подъемного давления

Резервуар, построенный ниже уровня грунтовых вод, будет спущен на воду ‘ t учтите восходящее давление воды.Кроме того, это может привести к разрушению конструкции.

На следующем рисунке показан резервуар, построенный под землей.

Как показано на рисунке выше, к фундаменту будет приложено подъемное давление.

Как рассчитать подъемную силу

Давление на глубине «h»; p

P = hρg

Далее этот вопрос можно записать как

P = ϒ w h

Площадь основания плиты = A

Подъемная сила = ϒ w h A

Фактор безопасности Против подъемного давления

Обычно коэффициент безопасности против подъема находится в диапазоне 1.2 — 1,5. Обычно держится на уровне 1,2.

Для проверки подъема можно использовать следующую процедуру.

  • Рассчитайте подъемную силу в соответствии с приведенным выше уравнением
  • Рассчитайте вес конструкции. Вес не должен равняться общему весу конструкции, если ступенчатое строительство выполняется без обезвоживания. В таких ситуациях часть конструкции, которая должна быть построена на первом этапе, должна учитываться при расчетах веса. Если обезвоживание проводится до тех пор, пока конструкция не наберет свою прочность, общий вес конструкции может быть учтен для оценки коэффициента безопасности против подъема.
  • Коэффициент безопасности против подъемного давления = вес конструкции / подъемная сила> 1,2
  • Опорная плита должна быть рассчитана на давление воды и грунта из-за нагрузок от резервуара.

Подъем на плитах цокольного этажа

В основном цокольные этажи возводятся ниже уровня грунтовых вод. Далее они строятся в несколько этапов.

Кроме того, в подвалах может быть несколько уровней.

Обычно эти плиты проектируются для принудительного поднятия плиты фундамента только после строительства.Если строящаяся территория покрыта перегородками, такими как стены из шпунтовых свай, секущие сваи и т. Д., Внутри котлована не будет воды.

Однако при проведении работ необходимо учитывать давление воды на плиту фундамента. Поскольку подвал довольно глубокий, необходимо построить более толстую плиту, чтобы выдержать приложенные силы.

Кроме того, когда подвал глубже, должна быть система анкеровки, которая выдерживала бы восходящую силу на плиту подвала.

Когда плита фундамента находится на скале, она может поддерживаться скалой фундамента.Однако в некоторых конструкциях плита фундамента и вся конструкция поддерживаются свайным фундаментом.

Когда плита фундамента и надстройки опираются на скалу, должны быть сооружены скальные анкеры, способные выдерживать восходящие силы.

Далее, когда конструкция находится на сваях, сваи должны быть рассчитаны на растягивающие усилия. Сваи должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать осевые растягивающие усилия. Кроме того, свая должна быть вставлена ​​в скалу с достаточным трением.

Давление подъема в фундаментах на плотах

Как и другие конструкции, фундаменты на плотах также рассчитаны на подъемные силы.

Однако из-за большей толщины плит плота подъемные силы не критичны, особенно для фундамента, построенного близко к земле.

С увеличением глубины цокольных этажей может потребоваться учет давления снизу вверх на фундамент.

Повышение давления на плотинах Повышение давления на плотинах

Плотины сооружаются для сбора воды для производства электроэнергии, орошения, использования питьевой воды и т. Д.Кроме того, их расчетный срок службы составляет более 120 лет или больше из-за важности конструкции.

Кроме того, они построены как жесткие конструкции, способные удерживать любую приложенную к ним силу.

Обычно бетонные конструкции возводятся на скале. Однако могут быть случаи, когда они построены на твердой земле.

Даже если он построен на скале, и скала залита раствором для улучшения ее проницаемости, под фундаментом могут быть водные пути.

При проектировании этих структур используются два метода.

  1. Для более легких конструкций закрепляют в скале, чтобы избежать опрокидывающего момента из-за подъемного давления. Однако этот метод сопряжен с определенным риском, поскольку анкеры для горных пород могут подвергнуться коррозии, если они будут подвергаться воздействию коррозионной среды в течение столь длительного времени, даже если стержни оцинкованы. Чаще всего анкеры, рассчитанные на растягивающие усилия, размещаются равномерно, соединяя землю и скалу.
  2. Вес конструкции выдерживается больше, чем давление подъема.Таким образом, моментов опрокидывания не будет.

Требовалось спроектировать всю конструкцию с учетом восходящего давления воды. Как показано на приведенном выше рисунке, толщина последней части конструкции сравнительно меньше, чем площадь огибания.

Существуют методы получения значений давления под основанием, которые не обсуждаются в этой статье, должны использоваться для проверки опрокидывания и конструктивных конструкций.

Кроме того, влияние подъемного давления следует рассматривать как один из наиболее важных элементов при проектировании.

Аналогичным образом, необходимо учитывать подъемное давление на подпорные стены, где это применимо, в зависимости от характера конструкции.

Подъемное давление на подпорные стенки

Если подпорная стенка построена для удержания жидкостей, и если они выше, то в подпорной стенке будет возникать довольно высокое восходящее давление, которое может вызвать разрушение.

В большинстве случаев при проектировании забывают учитывать подъемное давление на конструкцию фундамента.

Хотя при проверке расчетов опрокидывания мы считаем, что вес воды влияет на момент восстановления, подъемное давление, прикладываемое к основанию в направлении вверх, создает опрокидывающий момент.

Следовательно, мы должны учитывать эти аспекты во время проектирования. Дополнительная информация доступна в статье Расчет устойчивости подпорных стен на другие конструкции.

1.2: Структурные нагрузки и система нагружения

2.1.4.1 Дождевые нагрузки

Дождевые нагрузки — это нагрузки из-за скопившейся массы воды на крыше во время ливня или сильных осадков. Этот процесс, называемый пондированием, в основном происходит на плоских крышах и крышах с уклоном менее 0 °.25 дюймов / фут. Заливка крыш возникает, когда сток после атмосферных осадков меньше количества воды, удерживаемой на крыше. Вода, скопившаяся на плоской или малоскатной крыше во время ливня, может создать большую нагрузку на конструкцию. Поэтому это необходимо учитывать при проектировании здания. Совет Международного кодекса требует, чтобы на крышах с парапетами были первичные и вторичные водостоки. Первичный водосток собирает воду с крыши и направляет ее в канализацию, а вторичный водосток служит резервным на случай засорения первичного водостока.На рисунке 2.3 изображена крыша и эти дренажные системы. Раздел 8.3 стандарта ASCE7-16 определяет следующее уравнение для расчета дождевых нагрузок на неотклоненную крышу в случае, если основной слив заблокирован:

где

  • R = дождевая нагрузка на неотклоненную крышу в фунтах на кв. Дюйм или кН / м 2 .
  • d s = глубина воды на неотклоненной крыше до входа во вторичную дренажную систему (т.е.е. статический напор) в дюймах или мм.
  • d h = дополнительная глубина воды на неотклоненной крыше над входом во вторичную дренажную систему (т. Е. Гидравлический напор) в дюймах или мм. Это зависит от скорости потока, размера дренажа и площади дренажа каждого дренажа.

Расход Q в галлонах в минуту можно рассчитать следующим образом:

Q (галлонов в минуту) = 0,0104 Ai

где

  • A = площадь крыши в квадратных футах, осушаемая дренажной системой.
  • i = 100 лет, 1 час. интенсивность осадков в дюймах в час для местоположения здания, указанного в правилах водоснабжения.

Рис. 2.3. Водосточная система с крыши (адаптировано из Международного совета по кодам).

2.1.4.2 Ветровые нагрузки

Ветровые нагрузки — это нагрузки, действующие на конструкции ветровым потоком. Ветровые силы были причиной многих структурных нарушений в истории, особенно в прибрежных регионах. Скорость и направление ветрового потока непрерывно меняются, что затрудняет точное прогнозирование давления ветра на существующие конструкции.Это объясняет причину значительных усилий по исследованию влияния и оценки ветровых сил. На рисунке 2.4 показано типичное распределение ветровой нагрузки на конструкцию. Основываясь на принципе Бернулли, взаимосвязь между динамическим давлением ветра и скоростью ветра может быть выражена следующим образом при визуализации потока ветра как потока жидкости:

где

  • q = воздух с динамическим ветровым давлением в фунтах на квадратный фут.
  • ρ = массовая плотность воздуха.
  • V = скорость ветра в милях в час.

Базовая скорость ветра для определенных мест в континентальной части США может быть получена из основной контурной карты скорости в ASCE 7-16 .

Предполагая, что удельный вес воздуха для стандартной атмосферы составляет 0,07651 фунт / фут 3 и подставляя это значение в ранее указанное уравнение 2.1, можно использовать следующее уравнение для статического давления ветра:

Для определения величины скорости ветра и его давления на различных высотах над уровнем земли прибор ASCE 7-16 модифицировал уравнение 2.2 путем введения некоторых факторов, учитывающих высоту сооружения над уровнем земли, важность сооружения для жизни и имущества человека, а также топографию его расположения, а именно:

где

K z = коэффициент скоростного давления, который зависит от высоты конструкции и условий воздействия. Значения K z перечислены в таблице 2.4.

K zt = топографический фактор, который учитывает увеличение скорости ветра из-за внезапных изменений топографии там, где есть холмы и откосы.Этот коэффициент равен единице для строительства на ровной поверхности и увеличивается с высотой.

K d = коэффициент направленности ветра. Он учитывает уменьшенную вероятность максимального ветра, идущего с любого заданного направления, и уменьшенную вероятность развития максимального давления при любом направлении ветра, наиболее неблагоприятном для конструкции. Для конструкций, подверженных только ветровым нагрузкам, K d = 1; для конструкций, подвергающихся другим нагрузкам, помимо ветровой, значения K d приведены в таблице 2.5.

  • K e = коэффициент высоты земли. Согласно разделу 26.9 в ASCE 7-16 , это выражается как K e = 1 для всех отметок.
  • V = скорость ветра, измеренная на высоте z над уровнем земли.

Три условия воздействия, классифицированные как B, C и D в таблице 2.4, определены с точки зрения шероховатости поверхности следующим образом:

Воздействие B: Шероховатость поверхности для этой категории включает городские и пригородные зоны, деревянные участки или другую местность с близко расположенными препятствиями.Эта категория применяется к зданиям со средней высотой крыши ≤ 30 футов (9,1 м), если поверхность простирается против ветра на расстояние более 1500 футов. Для зданий со средней высотой крыши более 30 футов (9,1 м) эта категория будет применяться, если шероховатость поверхности с наветренной стороны превышает 2600 футов (792 м) или в 20 раз превышает высоту здания, в зависимости от того, что больше.

Экспозиция C: Экспозиция C применяется там, где преобладает шероховатость поверхности C. Шероховатость поверхности C включает открытую местность с разбросанными препятствиями высотой менее 30 футов.

Воздействие D: Шероховатость поверхности для этой категории включает квартиры, гладкие илистые отмели, солончаки, сплошной лед, свободные участки и водные поверхности. Воздействие D применяется, когда шероховатость поверхности D простирается против ветра на расстояние более 5000 футов или в 20 раз больше высоты здания, в зависимости от того, что больше. Это также применимо, если шероховатость поверхности с наветренной стороны равна B или C, и площадка находится в пределах 600 футов (183 м) или 20-кратной высоты здания, в зависимости от того, что больше.

Таблица 2.4. Коэффициент воздействия скоростного давления, K z , как указано в ASCE 7-16 .

Таблица 2.5. Коэффициент направленности ветра, K d , как указано в ASCE 7-16 .

Тип конструкции

К d

Основная система сопротивления ветру (MWFRS)

Комплектующие и облицовка

0.85

0,85

Арочные крыши

0,85

Дымоходы, резервуары и аналогичные конструкции

Площадь

Шестиугольный

Круглый

0.9

0,95

0,95

Сплошные отдельно стоящие стены и сплошные отдельно стоящие и прикрепленные вывески

0,85

Открытые вывески и решетчатые каркасы

0,85

Фермерские башни

Треугольная, квадратная, прямоугольная

Все прочие сечения

0.85

0,95

Чтобы получить окончательное внешнее давление для расчета конструкций, уравнение 2.3 дополнительно модифицируется следующим образом:

где

  • P z = расчетное давление ветра на лицевую поверхность конструкции на высоте z над уровнем земли. Он увеличивается с высотой на наветренной стене, но остается неизменным с высотой на подветренной и боковых стенах.
  • G = коэффициент воздействия порыва. G = 0,85 для жестких конструкций с собственной частотой ≥ 1 Гц. Коэффициенты порывов ветра для гибких конструкций рассчитываются с использованием уравнений в ASCE 7-16 .
  • C p = коэффициент внешнего давления. Это часть внешнего давления на наветренные стены, подветренные стены, боковые стены и крышу. Значения C p представлены в таблицах 2.6 и 2.7.

Чтобы вычислить ветровую нагрузку, которая будет использоваться для расчета элемента, объедините внешнее и внутреннее давление ветра следующим образом:

где

GC pi = коэффициент внутреннего давления из ASCE 7-16 .

Рис. 2.4. Типичное распределение ветра на стенах конструкции и крыше.

Таблица 2.6. Коэффициент давления на стенку, C p , как указано в ASCE 7-16 .

Примечания:

1. Положительные и отрицательные знаки указывают на давление ветра, действующее по направлению к поверхностям и от них.

2. L — это размер здания, перпендикулярный направлению ветра, а B — размер, параллельный направлению ветра.

Таблица 2.7. Коэффициенты давления на крышу, C p , для использования с q h , как указано в ASCE 7-16 .

Пример \ (\ PageIndex {1} \)

Двухэтажное здание, показанное на рисунке 2.5 — это начальная школа, расположенная на ровной местности в пригороде, со скоростью ветра 102 миль в час и категорией воздействия B. Какое давление скорости ветра на высоте крыши для основной системы сопротивления ветровой силе (MWFRS)?

Рис. 2.5. Двухэтажное здание.

Решение

Средняя высота крыши h = 20 футов

Таблица 26.10-1 из ASCE 7-16 утверждает, что если категория воздействия — B и коэффициент воздействия скоростного давления для h = 20 ′, то K z = 0.7.

Коэффициент топографии из раздела 26.8.2 ASCE 7-16 составляет K zt = 1.0.

Коэффициент направленности ветра для MWFRS, согласно таблице 26.6-1 в ASCE 7-16 , составляет K d = 0,85.

Используя уравнение 2.3, скоростное давление на высоте 20 футов для MWFRS составляет:

В некоторых географических регионах сила, оказываемая скопившимся снегом и льдом на крышах зданий, может быть довольно огромной и может привести к разрушению конструкции, если не будет учтена при проектировании конструкции.

Предлагаемые расчетные значения снеговых нагрузок приведены в нормах и проектных спецификациях. Основой для расчета снеговых нагрузок является так называемая снеговая нагрузка на грунт. Снеговая нагрузка на грунт определяется Международными строительными нормами (IBC) как вес снега на поверхности земли. Снеговые нагрузки на грунт для различных частей США можно получить из контурных карт в ASCE 7-16 . Некоторые типичные значения снеговых нагрузок на грунт из этого стандарта представлены в таблице 2.8. После того, как эти нагрузки для требуемых географических областей установлены, их необходимо изменить для конкретных условий, чтобы получить снеговую нагрузку для проектирования конструкций.

Согласно ASCE 7-16 расчетные снеговые нагрузки для плоских и наклонных крыш можно получить с помощью следующих уравнений:

где

  • р f = расчетная снеговая нагрузка на плоскую крышу.
  • р s = расчетная снеговая нагрузка для скатной крыши.
  • р г = снеговая нагрузка на грунт.
  • I = фактор важности. См. Таблицу 2.9 для значений коэффициента важности в зависимости от категории здания.
  • C e = коэффициент воздействия. См. Таблицу 2.10 для значений коэффициента воздействия в зависимости от категории местности.
  • C t = тепловой коэффициент. См. Типичные значения в таблице 2.11.
  • C s = коэффициент наклона.Значения C s приведены в разделах с 7.4.1 по 7.4.4 из ASCE 7-16 , в зависимости от различных факторов.

Таблица 2.8. Типичные снеговые нагрузки на грунт, указанные в ASCE 7-16.

Расположение

Нагрузка (PSF)

Ланкастер, Пенсильвания

Якутат, АК

Нью-Йорк, NY

Сан-Франциско, Калифорния

Чикаго, Иллинойс

Таллахасси, Флорида

30

150

30

5

25

0

Таблица 2.9. Коэффициент значимости снеговой нагрузки Is, как указано в ASCE 7-16.

Категория риска конструкции

Фактор важности

I

II

III

IV

0.8

1,0

1,1

1,2

Таблица 2.10. Коэффициент экспозиции, C e , как указано в ASCE 7-16 .

Таблица 2.11. Тепловой коэффициент, C t , как указано в ASCE 7-16 .

Температурные условия

Температурный коэффициент

Все конструкции, кроме указанных ниже

1.0

Конструкции, поддерживаемые чуть выше точки замерзания, и другие конструкции с холодными вентилируемыми крышами, в которых тепловое сопротивление (значение R) между вентилируемым и отапливаемым помещениями превышает 25 ° F × h × ft 2 / BTU (4,4 K × м 2 / Вт)

1,1

Неотапливаемые и открытые конструкции

1.2

Сооружения намеренно удерживаются ниже нуля

1,3

Теплицы с постоянным обогревом с крышей, имеющей тепловое сопротивление (значение R) менее 2,0 ° F × в × фут 2 / BTU

0,85

Пример 2.4

Одноэтажный отапливаемый жилой дом, расположенный в пригороде Ланкастера, штат Пенсильвания, считается частично незащищенным. Крыша дома с уклоном 1 на 20, без нависающего карниза. Какова расчетная снеговая нагрузка на крышу?

Решение

Согласно рис. 7.2-1 в ASCE 7-16 , снеговая нагрузка на грунт для Ланкастера, штат Пенсильвания, составляет

р г = 30 фунтов на квадратный дюйм.

Поскольку 30 фунтов на квадратный дюйм> 20 фунтов на квадратный дюйм, надбавка за дождь на снегу не требуется.

Чтобы найти уклон крыши, используйте θ = arctan

.

Согласно ASCE 7-16 , поскольку 2,86 ° <15 °, крыша считается пологой. В таблице 7.3-2 в ASCE 7-16 указано, что тепловой коэффициент для обогреваемой конструкции составляет C t = 1,0 (см. Таблицу 2.11).

Согласно таблице 7.3-1 в ASCE 7-16 , коэффициент воздействия для частично открытой местности категории B составляет C e = 1.0 (см. Таблицу 2.10).

В таблице 1.5-2 в ASCE 7-16 указано, что фактор важности I s = 1,0 для категории риска II (см. Таблицу 2.9).

Согласно уравнению 2.6 снеговая нагрузка на плоскую крышу составляет:

Поскольку 21 фунт / фут> 20 I с = (20 фунтов на квадратный дюйм) (1) = 20 фунтов на квадратный дюйм. Таким образом, расчетная снеговая нагрузка на плоскую крышу составляет 21 фунт / фут.

2.1.4.4 Сейсмические нагрузки

Смещение грунта, вызванное сейсмическими силами во многих географических регионах мира, может быть весьма значительным и часто повреждает конструкции.Это особенно заметно в регионах вблизи активных геологических разломов. Таким образом, большинство строительных норм и правил требуют, чтобы конструкции были спроектированы с учетом сейсмических сил в таких областях, где вероятны землетрясения. Стандарт ASCE 7-16 предоставляет множество аналитических методов для оценки сейсмических сил при проектировании конструкций. Один из этих методов анализа, который будет описан в этом разделе, называется процедурой эквивалентной боковой силы (ELF). Поперечный сдвиг основания V и поперечная сейсмическая сила на любом уровне, вычисленные с помощью ELF, показаны на рисунке 2.6. Согласно процедуре, общий статический поперечный сдвиг основания, V , в определенном направлении для здания определяется следующим выражением:

где

V = боковой сдвиг основания здания. Расчетное значение V должно удовлетворять следующему условию:

W = эффективный сейсмический вес здания. Он включает в себя полную статическую нагрузку здания, его постоянного оборудования и перегородок.

T = основной естественный период здания, который зависит от массы и жесткости конструкции. Он рассчитывается по следующей эмпирической формуле:

C t = коэффициент периода строительства. Значение C t = 0,028 для каркасов из конструкционной стали, устойчивых к моменту, 0,016 для жестких железобетонных рам и 0,02 для большинства других конструкций (см. Таблицу 2.12).

n = высота самого высокого уровня здания, а x = 0.8 для стальных жестких рам, 0,9 для жестких железобетонных рам и 0,75 для других систем.

Таблица 2.12. C t значений для различных структурных систем.

Конструкционная система

C т

x

Рамы, сопротивляющиеся моменту стальные

Рамы с эксцентриситетом (EBF)

Все прочие конструкционные системы

0.028

0,03

0,02

0,8

0,75

0,75

S DI = расчетное спектральное ускорение. Он оценивается с использованием сейсмической карты, которая обеспечивает расчетную интенсивность землетрясения для конструкций в местах с T = 1 секунда.

S Ds = расчетное спектральное ускорение.Он оценивается с использованием сейсмической карты, которая обеспечивает расчетную интенсивность землетрясения для конструкций с T = 0,2 секунды.

R = коэффициент модификации ответа. Это объясняет способность структурной системы противостоять сейсмическим силам. Значения R для нескольких распространенных систем представлены в таблице 2.13.

I = фактор важности. Это мера последствий для жизни человека и материального ущерба в случае выхода конструкции из строя.Значение фактора важности равно 1 для офисных зданий, но равняется 1,5 для больниц, полицейских участков и других общественных зданий, где в случае разрушения конструкции ожидается большая гибель людей или повреждение имущества.

Таблица 2.13. Коэффициент модификации ответа, R, как указано в ASCE 7-16.

Система сейсмостойкости

R

Системы несущих стен

Обычные железобетонные стены с поперечным разрезом

Обычные армированные стены со сдвигом

Стены с легким каркасом (холоднокатаная сталь), обшитые конструкционными панелями, устойчивыми к сдвигу, или стальными листами

4

2

Строительные каркасные системы

Обычные железобетонные стены с поперечным разрезом

Обычные армированные стены со сдвигом

Рамы стальные, ограниченные продольным изгибом

5

2

8

Моментостойкие каркасные системы

Стальные рамы с особым моментом

Стальные обычные моментные рамы

Рамы моментные железобетонные обычные

8

3

После того, как общая сейсмическая статическая поперечная поперечная сила сдвига основания в заданном направлении для конструкции вычислена, следующим шагом будет определение поперечной сейсмической силы, которая будет приложена к каждому уровню пола, используя следующее уравнение:

где

F x = боковая сейсмическая сила, приложенная к уровню x .

W i и W x = эффективные сейсмические веса на уровнях i и x .

i и x = высота от основания конструкции до этажей на уровнях i и x .

= суммирование произведения W i и по всей структуре.

k = показатель распределения, относящийся к основному собственному периоду конструкции.Для T ≤ 0,5 с, k = 1,0, а для T ≥ 2,5 с, k = 2,0. Для T , лежащего между 0,5 и 2,5 с, k можно вычислить с помощью следующего соотношения:

Рис. 2.6. Процедура эквивалентной боковой силы

Пример 2.5

Пятиэтажное офисное стальное здание, показанное на Рисунке 2.7, укреплено по бокам стальными каркасами, устойчивыми к особым моментам, и его размеры в плане 75 футов на 100 футов.Здание находится в Нью-Йорке. Используя процедуру эквивалентной боковой силы ASCE 7-16 , определите поперечную силу, которая будет приложена к четвертому этажу конструкции. Статическая нагрузка на крышу составляет 32 фунта на квадратный фут, статическая нагрузка на перекрытие (включая нагрузку на перегородку) составляет 80 фунтов на квадратный фут, а снеговая нагрузка на плоскую крышу составляет 40 фунтов на квадратный фут. Не обращайте внимания на вес облицовки. Расчетные параметры спектрального ускорения: S DS = 0,28 и S D 1 = 0.11.

Рис. 2.7. Пятиэтажное офисное здание.

Решение

S DS = 0,28 и S D 1 = 0,11 (дано).

R = 8 для стальной рамы со специальным моментом сопротивления (см. Таблицу 2.13).

Офисное здание относится к категории риска занятости II, поэтому I e = 1,0 (см. Таблицу 2.9).

Рассчитайте приблизительный фундаментальный естественный период здания T a .

C t = 0,028 и x = 0,8 (из таблицы 2.12 для стальных рам, сопротивляющихся моменту).

n = высота крыши = 52,5 фута

Определите статическую нагрузку на каждом уровне. Поскольку снеговая нагрузка на плоскую крышу, указанная для офисного здания, превышает 30 фунтов на квадратный фут, 20% снеговой нагрузки должны быть включены в расчеты сейсмической статической нагрузки.

Вес, присвоенный уровню крыши:

W крыша = (32 фунта на фут) (75 футов) (100 футов) + (20%) (40 фунтов на квадратный фут) (75 футов) (100 футов) = 300000 фунтов

Вес, присвоенный всем остальным уровням, следующий:

Вт i = (80 фунтов на кв. Дюйм) (75 футов) (100 футов) = 600000 фунтов

Общая статическая нагрузка составляет:

Вт Всего = 300000 фунтов + (4) (600000 фунтов) = 2700 кг

Расчет коэффициента сейсмической реакции C s .

Следовательно, C s = 0,021> 0,01

Определите сейсмический сдвиг основания V .

V = C с W = (0,021) (2700 тысяч фунтов) = 56,7 тыс.

Рассчитайте боковую силу, приложенную к четвертому этажу.

2.1.4.5 Гидростатическое давление и давление земли

Подпорные конструкции должны быть спроектированы таким образом, чтобы не допускать опрокидывания и скольжения, вызываемых гидростатическим давлением и давлением грунта, чтобы обеспечить устойчивость их оснований и стен.Примеры подпорных стен включают гравитационные стены, консольные стены, контрфорсированные стены, резервуары, переборки, шпунтовые сваи и другие. Давление, создаваемое удерживаемым материалом, всегда перпендикулярно поверхностям удерживающей конструкции, контактирующим с ними, и изменяется линейно с высотой. Интенсивность нормального давления р и равнодействующая сила P на удерживающей конструкции рассчитываются следующим образом:

Где

γ = удельный вес удерживаемого материала.

= расстояние от поверхности удерживаемого материала и рассматриваемой точки.

2.1.4.6 Разные нагрузки

Существует множество других нагрузок, которые также можно учитывать при проектировании конструкций в зависимости от конкретных случаев. Их включение в комбинации нагрузок будет основано на усмотрении проектировщика, если предполагается, что в будущем они окажут значительное влияние на структурную целостность. Эти нагрузки включают тепловые силы, центробежные силы, силы из-за дифференциальной осадки, ледовые нагрузки, нагрузки от затопления, взрывные нагрузки и многое другое.

2.2 Сочетания нагрузок при проектировании конструкций

Конструкции

разработаны с учетом требований как прочности, так и удобства эксплуатации. Требование прочности обеспечивает безопасность жизни и имущества, а требование эксплуатационной пригодности гарантирует удобство использования (людей) и эстетику конструкции. Чтобы соответствовать указанным выше требованиям, конструкции проектируются на критическую или самую большую нагрузку, которая будет действовать на них. Критическая нагрузка для данной конструкции определяется путем объединения всех возможных нагрузок, которые конструкция может нести в течение своего срока службы.В разделах 2.3.1 и 2.4.1 документа ASCE 7-16 представлены следующие сочетания нагрузок для использования при проектировании конструкций с использованием методов расчета коэффициента нагрузки и сопротивления (LRFD) и расчета допустимой прочности (ASD).

Для LRFD комбинации нагрузок следующие:

1.1.4 D

2.1.2 D + 1.6 L + 0,5 ( L r или S или R )

3.1.2 D + 1.6 ( L r или S или R ) + ( L или 0.5 Вт )

4.1.2 D + 1.0 W + L + 0,5 ( L r или S или R )

5.0.9 D + 1.0 W

Для ASD комбинации нагрузок следующие:

1. D

2. D + L

3. D + ( L r или S или R )

4. D + 0,75 L + 0.75 ( L r или S или R )

5. D + (0,6 W )

где

D = статическая нагрузка.

L = временная нагрузка из-за занятости.

L r = постоянная нагрузка на крышу.

S = снеговая нагрузка.

R = номинальная нагрузка из-за начальной дождевой воды или льда, без учета затопления.

W = ветровая нагрузка.

E = сейсмическая нагрузка.

Пример 2.6

Система пола, состоящая из деревянных балок, расположенных на расстоянии 6 футов друг от друга по центру, и деревянной обшивки с гребнем и пазом, как показано на рисунке 2.8, выдерживает статическую нагрузку (включая вес балки и обшивки) 20 фунтов на квадратный фут и временную нагрузку. 30 фунтов на квадратный фут. Определите максимальную факторную нагрузку в фунтах / футах, которую должна выдержать каждая балка перекрытия, используя комбинации нагрузок LRFD.

Рис. 2.8. Система полов.

Решение

Собственная нагрузка D = (6) (20) = 120 фунт / фут

Переменная нагрузка L = (6) (30) = 180 фунтов / фут

Определение максимальных факторизованных нагрузок W u с использованием комбинаций нагрузок LRFD и пренебрежением членами, не имеющими значений, дает следующее:

W u = (1,4) (120) = 168 фунтов / фут

W u = (1,2) (120) + (1,6) (180) = 288 фунтов / фут

W u = (1.2) (120) + (0,5) (180) = 234 фунт / фут

W u = (1,2) (120) + (0,5) (180) = 234 фунт / фут

W u = (1,2) (120) + (0,5) (180) = 234 фунт / фут

W u = (0,9) (120) = 108 фунтов / фут

Регулирующая факторная нагрузка = 288 фунтов / фут

2.3 Ширина и площадь притока

Зона притока — это зона нагрузки, на которую будет воздействовать элемент конструкции. Например, рассмотрим внешнюю балку B1 и внутреннюю балку B2 односторонней системы перекрытий, показанной на рисунке 2.9. Входная ширина для B1 — это расстояние от центральной линии луча до половины расстояния до следующего или соседнего луча, а подчиненная область для луча — это область, ограниченная шириной подчиненного элемента и длиной луча, как заштриховано на рисунке. Для внутренней балки B2-B3 общая ширина W T составляет половину расстояния до соседних балок с обеих сторон.

Рис. 2.9. Площадь притока.

2,4 Сферы влияния

Зоны влияния — это зоны нагружения, которые влияют на величину нагрузок, переносимых конкретным элементом конструкции.В отличие от притоков, где нагрузка в пределах зоны воспринимается элементом, все нагрузки в зоне влияния не поддерживаются рассматриваемым элементом.

2,5 Снижение динамической нагрузки

Большинство кодексов и стандартов допускают снижение временных нагрузок при проектировании больших систем перекрытий, поскольку очень маловероятно, что такие системы всегда будут поддерживать расчетные максимальные временные нагрузки в каждом случае. Раздел 4.7.3 из ASCE 7-16 позволяет снизить временные нагрузки для элементов, которые имеют зону воздействия A I ≥ 37.2 м 2 (400 футов 2 ). Площадь влияния — это произведение площади притока и коэффициента элемента динамической нагрузки. Уравнения ASCE 7-16 для определения приведенной временной нагрузки на основе зоны воздействия следующие:

где

L = уменьшенная расчетная временная нагрузка на фут 2 (или м 2 ).

≥ 0,50 L o для конструктивных элементов, поддерживающих один пол (например, балок, балок, плит и т. Д.).

≥ 0,40 L o для конструктивных элементов, поддерживающих два или более этажа (например, колонны и т. Д.).

Никакое уменьшение не допускается для динамических нагрузок на пол более 4,79 кН / м 2 (100 фунтов / фут 2 ) или для полов общественных собраний, таких как стадионы, зрительные залы, кинотеатры и т. Д., Поскольку существует большая вероятность того, что такие этажи будут перегружены или использованы как гаражи.

L o = несниженная расчетная временная нагрузка на фут 2 (или 2 м) из таблицы 2.2 (Таблица 4.3-1 в ASCE 7-16 ).

A T = площадь притока элемента в футах 2 (или м 2 ).

K LL = A I / A T = коэффициент элемента динамической нагрузки из таблицы 2.14 (см. Значения, приведенные в таблице 4.7-1 в ASCE 7-16 ).

A I = K LL A T = зона воздействия.

Таблица 2.14. Коэффициент динамической нагрузки элемента.

Строительный элемент

К LL

Внутренние колонны и внешние колонны без консольных плит

4

Наружные колонны с консольными перекрытиями

3

Угловые колонны с консольными перекрытиями

2

Внутренние и краевые балки без консольных плит

2

Все остальные элементы, включая панели в двусторонних плитах

1

Пример 2.7

В четырехэтажном школьном здании, используемом для классных комнат, колонны расположены, как показано на рис. 2.10. Нагрузка конструкции на плоскую крышу оценивается в 25 фунтов / фут 2 . Определите уменьшенную временную нагрузку, поддерживаемую внутренней колонной на уровне земли.

Рис. 2.10. Четырехэтажное здание школы.

Решение

Любая внутренняя колонна на уровне земли выдерживает нагрузку на крышу и временные нагрузки на втором, третьем и четвертом этажах.

Площадь притока внутренней колонны составляет A T = (30 футов) (30 футов) = 900 футов 2

Временная нагрузка на крышу составляет F R = (25 фунтов / фут 2 ) (900 футов 2 ) = 22500 фунтов = 22,5 k

Для динамических нагрузок на перекрытие используйте уравнения ASCE 7-16 , чтобы проверить возможность уменьшения.

L o = 40 фунтов / фут 2 (из таблицы 4.1 в ASCE 7-16 ).

Если внутренняя колонна K LL = 4, то зона влияния A 1 = K LL A T = (4) (900 футов 2 ) = 3600 футов 2 .

Так как 3600 футов 2 > 400 футов 2 , временная нагрузка может быть уменьшена с помощью уравнения 2.14 следующим образом:

Согласно таблице 4.1 в ASCE 7-16 , приведенная нагрузка как часть неуменьшенной временной нагрузки на пол для классной комнаты равна Таким образом, приведенная временная нагрузка на пол составляет:

F F = (20 фунтов / фут 2 ) (900 футов 2 ) = 18000 фунтов = 18 кг

Общая нагрузка, воспринимаемая внутренней колонной на уровне земли, составляет:

F Итого = 22.5 к + 3 (18 к) = 76,5 к

Краткое содержание главы

Структурные нагрузки и системы нагружения: Конструкционные элементы рассчитаны на наихудшие возможные сочетания нагрузок. Некоторые нагрузки, которые могут воздействовать на конструкцию, кратко описаны ниже.

Постоянные нагрузки : это нагрузки постоянной величины в конструкции. Они включают в себя вес конструкции и нагрузки, которые постоянно прилагаются к ней.

Динамические нагрузки : это нагрузки различной величины и положения.К ним относятся подвижные грузы и нагрузки из-за занятости.

Ударные нагрузки : Ударные нагрузки — это внезапные или быстрые нагрузки, прикладываемые к конструкции в течение относительно короткого периода времени по сравнению с другими нагрузками на конструкцию.

Дождевые нагрузки : Это нагрузки из-за скопления воды на крыше после ливня.

Ветровые нагрузки : Это нагрузки от давления ветра на конструкции.

Снеговые нагрузки : Это нагрузки, оказываемые на конструкцию снегом, накопившимся на крыше.

Нагрузки от землетрясений : Это нагрузки, оказываемые на конструкцию движением грунта, вызванным сейсмическими силами.

Гидростатическое давление и давление грунта : Это нагрузки на подпорные конструкции из-за давлений, создаваемых удерживаемыми материалами. Они линейно меняются с высотой стен.

Сочетания нагрузок: Двумя методами проектирования зданий являются метод расчета коэффициента нагрузки и сопротивления (LRFD) и метод расчета допустимой прочности (ASD).Некоторые комбинации нагрузок для этих методов показаны ниже.

LRFD:

1.1.4 D

2.1.2 D + 1.6 L + 0,5 ( L r или S или R )

3.1.2 D + 1.6 ( L r или S или R ) + ( L или 0,5 W )

4.1.2 D + 1.0 W + L + 0.5 ( L R или S или R )

5.0.9 D + 1.0 W

ASD:

1. D

2. D + L

3. D + ( L r или S или R )

4. D + 0,75 L + 0,75 ( L r или S или R )

5. D + (0,6 W )

Список литературы

ACI (2016 г.), Требования строительных норм для конструкционного бетона (ACI 318-14), Американский институт бетона.

ASCE (2016), Минимальные расчетные нагрузки для зданий и других конструкций, ASCE 7-16, ASCE.

ICC (2012), Международные строительные нормы и правила, Международный совет по нормам.

Практические задачи

2.1 Определите максимальный факторный момент для балки крыши, подверженной следующим моментам рабочей нагрузки:

M D = 40 psf (статический момент нагрузки)

M L r = 36 psf (момент нагрузки на крышу)

M s = 16 psf (момент снеговой нагрузки)

2.2 Определите максимальную факторную нагрузку, которую выдерживает колонна, подверженная следующим эксплуатационным нагрузкам:

P D = 500 тысяч фунтов (статическая нагрузка)

P L = 280 тысяч фунтов (постоянная нагрузка на пол)

P S = 200 тысяч фунтов (снеговая нагрузка)

P E = ± 30 тысяч фунтов (сейсмическая нагрузка)

P w = ± 70 тысяч фунтов (ветровая нагрузка)

2.3 Типичная планировка композитной системы перекрытий из железобетона и бетона в здании библиотеки показана на рисунке P2.1. Определите статическую нагрузку в фунтах / футах, действующую на типичную внутреннюю балку B 1- B 2 на втором этаже. Все лучи имеют размер W 12 × 44, расстояние между ними составляет 10 футов. Распределенная нагрузка на второй этаж:

Пескоцементная стяжка толщиной 2 дюйма

= 0.25 фунтов / кв. Дюйм

Железобетонная плита толщиной 6 дюймов

= 50 фунтов / кв. Дюйм

Подвесные потолки из металлических реек и гипсокартона

= 10 фунтов / кв. Дюйм

Электромеханические услуги

= 4 фунта / кв. Дюйм

Типовой план этажа

Рис.P2.1. Сталь-железобетонная композитная система перекрытий.

2.4 План второго этажа здания начальной школы показан на рисунке P2.1. Отделка пола аналогична практической задаче 2.3, за исключением того, что потолок представляет собой акустическую древесноволокнистую плиту с минимальной расчетной нагрузкой 1 фунт-сила на фут. Все балки имеют размер W, 12 × 75, вес 75 фунтов / фут, а все балки — W, 16 × 44, с собственным весом 44 фунта / фут. Определите статическую нагрузку на типичную внутреннюю балку A 2- B 2.

2.5 Схема второго этажа офисного помещения представлена ​​на рисунке P2.1. Отделка пола аналогична практической задаче 2.3. Определите общую статическую нагрузку, приложенную к внутренней колонне B 2 на втором этаже. Все балки W 14 × 75, и все балки W 18 × 44.

2.6 Четырехэтажное здание больницы с плоской крышей, показанное на рисунке P2.2, имеет рамы с концентрическими связями в качестве системы сопротивления поперечной силе. Вес на каждом уровне пола указан на рисунке.Определите сейсмический сдвиг в основании в тысячах фунтов с учетом следующих расчетных данных:

S 1 = 1,5 г

S s = 0,6 г

Класс площадки = D

Рис. P2.2. Четырехэтажное здание с плоской крышей.

2.7 Используйте ASCE 7-16 для определения снеговой нагрузки (psf) для здания, показанного на рисунке P2.3. Следующие данные относятся к зданию:

Снеговая нагрузка на грунт = 30 фунтов на квадратный фут

Крыша полностью покрыта битумной черепицей.

Угол наклона крыши = 25 °

Открытая местность

Категория размещения I

Неотапливаемое сооружение

Рис. P2.3. Образец кровли.

2.8. В дополнение к расчетной снеговой нагрузке, рассчитанной в практической задаче 2.7, крыша здания на рисунке P2.3 подвергается статической нагрузке 16 фунтов на квадратный фут (включая вес фермы, кровельной доски и асфальтовой черепицы) по горизонтали. самолет. Определите равномерную нагрузку, действующую на внутреннюю ферму, если фермы имеют 6 футов-0 дюймов в центре.

2.9 Ветер дует со скоростью 90 миль в час на закрытое хранилище, показанное на Рисунке P2.4. Объект расположен на ровной местности с категорией воздействия B. Определите давление скорости ветра в psf на высоте карниза объекта. Топографический коэффициент равен K zt = 1.0.

Рис. P2.4. Закрытая сторга.

Как легко узнать, переезжает ли фундамент вашего дома?

Вы видите трещины в стенах и полах своего дома? Кажется, что двери и окна не подходят к своей раме, как предполагалось? Если вы замечаете эти дефекты, скорее всего, фундамент вашего дома в беде.Выявление симптомов повреждения фундамента и знание того, когда следует предпринять соответствующие действия, могут помочь вам решить проблему, пока не стало слишком поздно.

Фундамент выдерживает вес всего здания. Это основание, которое соединяется с конструкцией здания и передает действующие и статические нагрузки на землю под землей. Хорошо спроектированный фундамент будет:

  • равномерно распределите вес вашего дома по земле M
  • Прикрепите здание к земле
  • защитите свой дом от боковых сил землетрясений и ветров

Хотя использование фундаментов восходит к самым ранним строениям человечества, их конструкция значительно изменилась за тысячелетия, чтобы приспособиться к различным почвенным условиям, экологическим опасностям и зданиям, которые постоянно становятся все тяжелее и выше.

В настоящее время фундаменты больших и малых зданий обычно изготавливают из железобетона — материала, известного своей огромной прочностью на сжатие.

Помимо материала, способного выдержать вес всего здания, для фундамента также требуется прочная, устойчивая почва под ним и конструкция, равномерно распределяющая вес. Эти три фактора обеспечивают устойчивость фундамента и здания, расположенного наверху.

Почему важен прочный фундамент?

Устойчивость позволяет зданию сохранять центр тяжести и оставаться в вертикальном положении.Устойчивая конструкция может переносить гравитационные и боковые нагрузки в соответствии со своей конструкцией, в то время как здания с низким уровнем здания могут иметь структурные и косметические повреждения. Стабильность здания обеспечивается хорошо спроектированным прочным фундаментом, который размещается на ровной почве с достаточной несущей способностью.

Что происходит при движении фундамента?

Иногда фундамент здания может проседать, вздыбляться и / или сдвигаться. Хотя такое движение приведет к неровности дома, это может быть неочевидно для неподготовленного глаза.Вместо этого ваши ранние предупреждающие знаки могут включать:

Трещины

Бетон трескается естественным образом, и достаточно часто трещины в ваших стенах могут возникать в результате оседания фундамента в течение первых нескольких лет или затвердевания и усадки бетона в процессе. Такие трещины безвредны, и если вы их обнаружите, обычно не о чем беспокоиться.

Естественные трещины обычно узкие, проходят в вертикальной или диагональной плоскости и остаются того же размера после появления.Хотя эти незначительные недостатки не указывают на дефект конструкции, вам все же следует попытаться закрыть их, чтобы вода не попала внутрь вашего дома.

Трещина в стене фундамента над углом дверной коробки, идущая к потолку, что может быть признаком проблем с фундаментом

Горизонтальные трещины в бетоне, трещины в плитке пола, покрывающей бетонную плиту, а также трещины вокруг окон и дверей — признаки неисправности.Горизонтальные трещины могут образоваться из-за плохого дренажа и связанного с этим насыщения почвы влагой вокруг фундамента, тогда как трещины в полу или вокруг дверей и окон обычно указывают на движение фундамента. Если вы заметили трещины такого рода, посоветуйтесь с лицензированным инженером. Вероятно, вам потребуется провести значительный ремонт фундамента, а поскольку фундамент может продолжать движение, чем раньше проблема будет решена, тем лучше.

Заклеенные двери и окна.Когда ваши двери заклиниваются летом, вы, вероятно, не слишком задумываетесь об этом: из-за высокой относительной влажности древесина расширяется, и двери больше не помещаются в свои рамы. Однако двери и окна, которые заклинивают независимо от погоды, могут быть признаком движения фундамента. Когда фундамент дома поднимается или проседает, дом становится неровным, в результате чего горизонтальные и вертикальные элементы дверных и оконных рам теряют свое параллельное и перпендикулярное выравнивание с землей. Это несоосность является причиной заклинивания дверей и окон.

Если вы подозреваете, что у вас дома такое состояние, поместите уровень на дверную или оконную раму; если устройство подтвердит ваши подозрения, вызовите лицензированного инженера, чтобы он как можно скорее проверил ваш фундамент.

Провисшие полы. Будь то деревянный пол на верхних этажах или бетонный настил в гараже — неровные или провисшие полы обычно указывают на структурный недостаток в вашем доме. Часто это может быть признаком смещения фундамента или смещения колонн в пространстве для ползания.В старых домах это состояние также может быть связано со старыми, вышедшими из строя балками перекрытий. В любом случае вам потребуется профессиональная оценка, чтобы определить причину.

Как исправить подвижный фундамент моего дома?

При ремонте движущихся фундаментов можно использовать несколько восстановительных мер. В зависимости от серьезности проблемы одни могут быть более подходящими, чем другие. Прежде чем рекомендовать курс действий, инженер, осматривающий ваш дом, должен будет рассмотреть основную причину наблюдаемых вами симптомов.

Движение фонда может происходить по ряду причин. Самые распространенные из них: нестабильная почва, плохой дренаж и растущие корни деревьев.

Почва нестабильная. Существует много типов грунтов, и некоторые из них обеспечивают лучшую опору для фундамента, чем другие. Например, суглинок — смесь песка, ила и глины в равных частях — хорошо работает под фундаментом, поскольку не испытывает значительных циклов сжатия или расширения. Также подходят различные типы камней, если их поверхность ровная.Глина, с другой стороны, может поглощать и выделять большое количество влаги, что приводит к значительному расширению и усадке почвы. Такое движение почвы может, в свою очередь, привести к смещению или растрескиванию фундамента вашего дома под давлением.

Даже самый подходящий тип почвы должен быть либо ненарушен, либо должным образом уплотнен перед закладкой фундамента. Плохое уплотнение почвы может стать причиной неравномерной осадки фундамента.

Плохой дренаж.Если система оценок вашего участка не включает эффективную стратегию дренажа, дождевая вода может скапливаться вокруг вашего дома. Поскольку почва под ним насыщается водой, возникающее в результате гидростатическое давление может вызвать смещение или растрескивание фундаментных стен; неисправная сантехника может вызвать подобный сценарий.

Растущие корни деревьев. Хотя сами корни деревьев не повредят современный железобетонный фундамент, изменение свойств почвы, которое они вызывают, может привести к смещению фундамента и появлению трещин.Поскольку корневая система дерева вырастает больше, чем само дерево, корни могут создавать большое давление в почве, что, в свою очередь, может повредить ваш фундамент.

Если вы ищете признаки движения фундамента, скорее всего, вашему дому уже нанесен некоторый ущерб. Инженер-инспектор определит, какой ремонт необходим, и что можно сделать для устранения причины проблемы. Ремонт может варьироваться от установки стальных распорок до полной замены фундамента в дополнение к другим мерам, таким как улучшенная стратегия дренажа, корневые барьеры или опора фундамента.

Если вы подозреваете, что фундамент вашего дома перемещается или поврежден иным образом, у вас нет времени терять зря. Свяжитесь с нами (888) 512-3152 или [email protected], чтобы обсудить ваш проект и получить расценки сегодня.

Источники:
[1] https://designeverest.com/foundation-engineering/
[2] https://designeverest.com/services/civil-engineering/#drainage-sewer
[3] https: // designeverest.ru / blog / пять основных причин повреждения фундамента /
[4] https://designeverest.com/blog/foundations-engineering/

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *