Содержание

Расчет на опрокидывание столбчатого фундамента

Особенности и правила расчета столбчатого фундамента

Столбчатый фундамент представляет собой систему столбов, расположенных по углам сооружения, в местах пересечения несущих стен и в других местах сосредоточения нагрузки. Промежуток между столбами в среднем равен двум метрам.

Чтобы столбчатый фундамент представлял собой цельную конструкцию, между его столбами обустраивают ростверк. Он служит для жесткой фиксации фундамента и для равномерного распределения нагрузки от всей конструкции сооружения по всем столбам фундамента, повышая его устойчивость и долговечность.

Такой фундамент по своей надежности не уступает ленточному или каменному, а по экономии средств и материалов, затраченных на его строительство, значительно превосходит их. Его отличают быстрота возведения и отсутствие необходимости проведения тепло- и гидроизоляционных мероприятий.

В зависимости от конструкции строящегося сооружения и материалов, используемых для возведения столбчатого фундамента, различают следующие его виды:

  • Трубчатый. Он монтируется с использованием металлических или асбестовых труб, заполняемых бетоном;
  • Бетонный и железобетонный. Для их изготовления используется тяжелый бетон марок В15 — В25. Железобетонный столбчатый фундамент считается наиболее долговечным — срок его эксплуатации около 150 лет;
  • Кирпичный. Материалом для его строительства служит обожженный красный кирпич;
  • Каменный. В качестве исходного материала используются плоские камни или бут среднего размера.

Фото столбчатых фундаментов

Условия применения столбчатого фундамента

Основными условиями, определяющими необходимость обустройства столбчатого фундамента, являются:

  • постройка сооружений без подвалов с использованием легких материалов (деревянных, каркасных или модульных);
  • в случаях, когда грунты при расчетной нагрузке обеспечивают меньшую усадку столбчатого фундамента, чем ленточного;
  • при глубине промерзания грунта больше 1 м, так как они меньше подвержены влиянию морозного пучения.

Условия, при которых применение столбчатых фундаментов не рекомендуется

Существуют факторы, при которых возведение таких фундаментов невозможно или нецелесообразно. К ним относятся:

  • слабые грунты, которые вызывают возможность опрокидывания столбов за счет недостаточной устойчивости грунтов в горизонтальной плоскости;
  • слабонесущие грунты: торф, водонасыщенные, глинистые и др.;
  • при возведении сооружений с большим весом: стены с использованием железобетонных панелей или кирпичные стены толщиной более полуметра;
  • если в проекте сооружения предусмотрено оборудование подвального помещения;
  • на участках местности, где перепад высот более 2,0 м.

Расчет столбчатого фундамента

Перед постройкой такого фундамента целесообразно произвести расчет основных параметров:

  • величины несущей способности столбов;
  • количества столбов;
  • глубины залегания.

Для расчета этих параметров необходимо знать:

  • вес конструкции сооружения вместе с фундаментом;
  • несущую способность грунта;
  • глубину грунтовых вод;
  • глубину промерзания грунта.

Вес конструкции сооружения зависит от используемых строительных материалов. При этом необходимо учитывать и вес отделочных материалов, а также снеговую нагрузку на сооружение. К весу конструкции здания добавляется вес ростверка, который высчитывается как произведение объема ростверка в м3 на объемный вес железобетона, равный 2400 кг/м3. К полученному весу добавляется вес столбов.

Несущая способность грунта зависит от его вида. Для этого на месте строительства фундамента выкапывается яма на 20 см ниже глубины промерзания грунта для данной местности. Со дна ямы отбираются пробы грунта, из которых скатывается шарик.

Если шарик не скатывается, то это указывает на песчаный грунт, расчетное сопротивление которого равно от 2 (мелкий песок) до 3 (средний песок) и 4,5 (крупный песок). Если скатанный шарик рассыпается, то грунт представляет собой супесь, для которой расчетная нагрузка равна 3. Если шарик при сдавливании не рассыпается, то внизу находится глина. Для нее расчетная нагрузка равна 3−6. Если шарик при сдавливании не рассыпается, но по краям образуются трещины, то грунт представляет собой суглинок. Расчетная нагрузка для такого грунта равна 2−4.

Глубина грунтовых вод определяется по данным для этой местности или при наблюдении за ямой, из которой брали пробы грунта. Если в ней через некоторое время появляется вода, тогда измеренное расстояние от поверхности земли до верхней части столба воды в яме и будет означать глубину грунтовых вод.

Глубина промерзания грунта для данной местности приводится в специальных таблицах. Например, для Подмосковья она равна 60−90 см.

Для определения несущей способности столба рассчитывается его площадь опоры. Для трубчатого столбового фундамента она равна ПR2, где П=3.14, R — радиус трубы. Для остальных видов столбчатого фундамента площадь основания зависит от сечения столба. Для каменного фундамента оно составляет 600 мм, а для остальных — 400 мм. Площадь основания столба для таких видов фундамента равна произведению его длины и ширины.

Несущая способность столба определяется в результате деления общего веса конструкции сооружения на общую площадь всех столбов. Если полученное значение несущей способности одного столба больше несущей способности грунта (кг/см 2 ), то приходится увеличивать количество столбов или увеличивать площадь основания столба. При проведении этих вычислений параллельно определяется и необходимое количество столбов с рассчитанной площадью основания.

Технология изготовления столбчатого фундамента

Технология изготовления такого фундамента довольно проста, поэтому часто его строят самостоятельно. Строительство начинается с проведения земляных работ, которые включают в себя:

  • выравнивание строительной площадки и разметку мест нахождения опор;
  • рытье ям для установки столбов, причем размеры ямы должны быть на 20 см больше размеров опор. Этот зазор необходим для установки опалубки;
  • обустройство подсыпки из песка или мелкого щебня;
  • укладку гидроизоляционного материала под основание и стены столбов (пленка, рубероид). Это необходимо, чтобы грунт не впитывал влагу из бетонного раствора, и в процессе эксплуатации бетон не набирал влагу из грунта.

При изготовлении бетонного или железобетонного фундамента сначала из досок или металлических труб соответствующего диаметра строится опалубка. Внутри опалубки с использованием арматуры диаметром 6−10 мм проводится армирование. Прутья арматуры забиваются в грунт на 30 см ниже основания столба, а вверху для обустройства ростверка они должны выступать на 50 см больше верхней точки столба. Прутья арматуры располагаются на расстоянии 6−8 см друг от друга. В поперечном разрезе при помощи сварки они скрепляются между собой в круглую или прямоугольную конструкцию.

Так как столбчатый фундамент рассчитан на небольшие нагрузки, то заливка опалубки производится бетоном марки не ниже М250. При заливке через каждые 30 см необходимо проводить утрамбовку бетона. Заливка производится без перерыва, чтобы не допустить образования шва между слоями бетона.

Технология изготовления кирпичных или каменных столбов аналогична технологии кирпичной или каменной кладки. Для увеличения прочности таких столбов с интервалом в 4 ряда может использоваться армирующая сетка.

После высыхания столба в обязательном порядке проводится его гидроизоляция.

Отзывы о столбчатых фундаментах

Экономически выгодный тип фундамента. Мне он обошелся в полтора раза дешевле ленточного. Подходит для строительства практически в любом месте средней полосы России. Надежный. Из минусов хочется отметить тяжесть земляных работ, особенно устройство расширения под основанием столба.

Построил такой фундамент давно, в 2008 году. Стоит крепко, не трещит и не садится, хотя в доме сделана стяжка, смонтированы водопровод и отопление, проведена отделка. Для строительства потребовалось в четыре раза меньше бетона, чем для ленточного.

Очень непросто бурить скважины под трубы. Неудобство доставлял промежуток под ростверком. Хотя, когда у нас случился паводок, то вода просто протекла под домом и через три дня сквозняком просушило всю почву. А у других хозяев паводок натворил дел.

Читать еще:  Ондутис smart rv технические характеристики

Расчет фундамента на опрокидывание пример

Основания и фундаменты: Методические указания к практическим занятиям. страница 4

В расчетах по первой группе предельных состояний проводятся также проверки:

а) устойчивости фундамента против опрокидывания

Где Mu — момент опрокидывающих сил относительно оси возможного поворота, проходящей через крайнюю точку подошвы фундамента;

Mz — момент удерживающих сил относительно той же оси;

m — коэффициент условий работы в стадии эксплуатации; для нескальных оснований m = 0.8;

— коэффициент надежности по назначению ( = 1.1);

б) устойчивости фундамента против сдвига по подошве

Где Q — сдвигающая сила, равная сумме проекций сдвигающих сил на направление возможного сдвига;

Qz — удерживающая сила, равная сумме проекций удерживающих сил;

m = 0,9 — коэффициент условий работы;

n = 1,1 — коэффициент надежности.

Удерживающая сила определяется по формуле:

где — коэффициент трения подошвы фундамента по грунту, принимаемый для глин во влажном состоянии 0,25, для сухих глин, суглинков и супесей 0,30, для песков 0,40, для гравийных и галечниковых грунтов 0,50.

Для фундамента, показанного на рисунке 5, имеем:

b = 5; l = 12.5 м; A = 6.25 м 2 .

Объем фундамента: Vф = 2 м 3 .

Объем грунта на уступах фундамента, считая от ЛТР (рис.5б);

Объем воды над фундаментом:

Тогда расчетные веса равны:

Общая расчетная вертикальная нагрузка на уровне подошвы фундамента по (7) равна:

FvI = 10200 + 5728,8 + 178,2+557,5 = 16664,5 кН

Напряжения по подошве равны:

Расчетное сопротивление основания R определяется по формуле 3 при ширине подошвы фундамента b = 5:

Таким образом, проверки (4…6) выполняются.

Проверяем условие устойчивости против опрокидывания (8).

То есть 5820 где µ — коэффициент трения фундамента по грунту.
В соответствии с требованиями СНиП 2.05.03—84 устойчивость конструкций против сдвига (скольжения) следует рассчитывать по формуле
Qr≤(yc/yn)Qz, (7.6)
где Qr — сдвигающая сила, кН, равная сумме проекций сдвигающих сил на направление возможного сдвига; ус — коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,9; уn — коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый как и в формуле (7.5); Qz — удерживающая сила, кН, равная сумме проекций удерживающих сил на направление возможного сдвига.
Сдвигающие силы следует принимать с коэффициентом надежности по нагрузке, большим единицы, а удерживающие силы — с коэффициентом надежности по нагрузке, указанным в экспликации к формуле (7.5).
В качестве удерживающей горизонтальной силы, создаваемой грунтом, допускается принимать силу, значение которой не превышает активного давления грунта.
Силы трения в основании следует определять по минимальным значениям коэффициентов трения подошвы фундамента по грунту.
При расчете фундаментов на сдвиг принимают следующие значения коэффициентов трения µ кладки по грунту:

Глины во влажном состоянии

Фундамент: расчет возможного опрокидывания

  • Какой расчет необходим для основания дома?
  • Нужен ли расчет основания частного дома на устойчивость?
  • Определение опрокидывающего момента
  • Определение противодействующего момента

Представить себе опрокинутый фундамент частного дома достаточно сложно. Естественной причиной, по которой возможно опрокидывание небольшого дома, является ветер огромной силы, способный за счет парусности строения опрокинуть его набок. Например, как одиноко стоящую сосну, у которой нет фундамента, но вместо него есть корни.

Рис. 1. Варианты возможных поворотов и смещений фундамента: а – осадка с поворотом, б – осадка с поворотом и смещением, в – сдвиг по подошве.

Какой расчет необходим для основания дома?

Исходя из прямого назначения, которое состоит в равномерной передаче нагрузки сооружения на грунт, необходимо выполнить расчет ширины его опорной части и ее прочность.

Для этого необходимо определить вес сооружения, включая и собственный вес основания.

В расчет на прочность фундамента должны войти и снеговые нагрузки, передающиеся на него от кровли в зимнее время, и вес всего, что будет смонтировано и внесено внутрь помещения (отопительная система, водоснабжение, канализация, мебель и т. п.).

Ветровые нагрузки на невысокое здание в расчет фундамента на прочность не включают. Эти нагрузки учитывают, когда выполняют расчет на прочность такого элемента кровли, как мауэрлат, с помощью которого через стены они передаются на основание дома.

На рис. 1 показаны варианты возможных поворотов и смещений фундамента: а) осадка с поворотом, б) осадка с поворотом и смещением, в) сдвиг по подошве.

Рис. 2. Неправильный расчет прочности фундамента может привести к опрокидыванию всего сооружения.

На мелкозаглубленное основание в зимний период действуют выталкивающие силы, возникающие в результате пучения грунта. Неравномерное распределение этих сил и может привести к потере устойчивости фундамента, показанное на изображении, особенно в том случае, если по каким-либо причинам на основание не было возведено строение. Чтобы в этом случае исключить потерю устойчивости, грунт необходимо защитить от промерзания.

Если произошла потеря устойчивости, когда строительство дома было закончено, следует искать ошибки при расчете требуемой прочности. Но это все же не должно было привести к опрокидыванию всего сооружения, как это показано на рис. 2. Изображен небольшой дом, опрокидывание которого произошло не потому, что не был выполнен соответствующий расчет фундамента. При определении размеров основания и его заглубления, не были учтены физические свойства грунта (на изображении видно, что это песчаный грунт).

Вернуться к оглавлению

Нужен ли расчет основания частного дома на устойчивость?

Фундамент, который под действием внешних сил не опрокинется, не сдвинется в горизонтальной плоскости вместе с грунтом, считают устойчивым. На устойчивость рассчитывают фундаменты таких ответственных элементов, как опоры мостов, заводских труб и т. п.

В отличие от заводских труб расчет фундамента частных домов на опрокидывание можно не выполнять. И причина в том, что эти дома имеют сравнительно небольшую высоту. Если у заводской трубы центр тяжести и равнодействующая силы ветра находятся на значительной высоте от фундамента, в результате чего может образоваться момент достаточный для нарушения устойчивости, то для низкого строения, расчет по этому фактору просто не нужен.

В частном секторе в настоящее время также появляются отдельные строения, которые требуют расчетов их оснований на такое воздействие. Например, ветровые генераторы. На рис. 3 представлен 1 из вариантов основания для такого генератора. Следует обратить внимание на глубину заложения основания. Она явно превышает глубину промерзания грунта. Остальные же размеры на изображении 3 могут служить только для ориентирования и могут отличаться от фактических размеров. Высота вышки – НВ. для надежной работы генератора, зависит от местности, но в среднем ее можно считать равной 20 м.

Вернуться к оглавлению

Определение опрокидывающего момента

Рис. 3. Схема основания ветрового генератора.

На рис. 4 приведена расчетная схема с указанием сил, действующих на фундамент. Основным фактором, создающим опрокидывание, является момент MU. а основным препятствием этому является сила FU. Именно эта составляющая препятствует потере устойчивости.

Равномерно распределенная нагрузка Р представляет собой реакцию грунта на действие силы FU. Сила Qr оказывает влияние на сдвиг в горизонтальной плоскости. При расчете на сдвиг большое значение имеет коэффициент трения кладки по грунту. Для расчета на опрокидывание эту силу не учитывают

Для определения опрокидывающего момента MU необходимо знать скорость ветра и площадь сооружения, на которую он воздействует (парусность). Чтобы обеспечить работу ветрового генератора, необходима минимальная скорость, равная примерно 6-8 м/с. Однако, необходимо учесть, что скорости ветра могут быть значительно больше, поэтому следует рассчитывать на максимально возможную в данном районе скорость. Например, при скорости ветра 10 м/с давление составляет 60 Н/м 2. а при скорости 50 м/с это давление составит 1500 Н/м 2. В таблице № 1 приведены значения, по которым, зная максимальные скорости ветра, можно определить его давление.

Скорость ветра, м/с

Читать еще:  Кровельный пирог под мягкую кровлю

Зная скорость ветра V и площадь лопастей SЛ. по таблице 1 определяем соответствующее давление и по этой площади вычисляем силу РЛ. приложенную к краю вышки, то есть на расстоянии НВ от поверхности земли. С учетом глубины h, на которой расположена подошва основания, плечо составит:

Ветер будет действовать и на вышку по всей ее длине. Для определения площади, вначале определим среднее значение ширины вышки, LСР

Рис. 4. Схема сил, действующих на фундамент.

LВ -ширина вышки в верхней ее части;
LН – ширина вышки у основания.

Определим площадь вышки, нормальную к направлению ветра:

и теперь определим общую нагрузку РВ как произведение площади SВ на значение давления из таблицы 1. Эта сила будет приложена посредине высоты вышки.

Теперь можно определить опрокидывающий момент.

Вернуться к оглавлению

Определение противодействующего момента

Для определения этого момента необходимо знать вес вышки со всеми устройствами, вес фундамента и вес грунта на нем. Анализируя рис. 4 можно сделать вывод, что противодействовать будет и грунт, расположенный по бокам по направлению действия опрокидывающего момента. Это действительно так, но только после того, как грунт станет достаточно плотным. А для этого потребуется определенное время. Поэтому в процессе строительства этот противодействующий фактор учитывать нельзя.

Как видно на рис. 4, расстояние от силы FU до точки О (проекция опорного ребра) равно а. Следовательно, условие устойчивости основания ветрового генератора будет:

где k >1- коэффициент надежности.

Как предупреждение следует указать, что приведенный расчет не учитывает многих факторов, которые обязательно учитывают при строительстве высотных зданий, заводских труб, железнодорожных и автомобильных мостов. Поэтому имеет смысл привлечь специалиста даже для установки такого, на первый взгляд, не сложного сооружения, как вышка.

Евгений Дмитриевич Иванов

© Copyright 2014–2017, moifundament.ru

  • работы с фундаментом
  • Армирование
  • Защита
  • Инструменты
  • Монтаж
  • Отделка
  • Раствор
  • Расчет
  • Ремонт
  • Устройство
  • Виды фундамента
  • Ленточный
  • Свайный
  • Столбчатый
  • Плитный
  • Другое
  • О сайте
  • Вопросы эксперту
  • Редакция
  • Контакты

  • Работы с фундаментом
    • Армирование фундамента
    • Защита фундамента
    • Инструменты для фундамента
    • Монтаж фундамента
    • Отделка фундамента
    • Раствор для фундамента
    • Расчет фундамента
    • Ремонт фундамента
    • Устройство фундамента
  • Виды фундамента
    • Ленточный фундамент
    • Свайный фундамент
    • Столбчатый фундамент
    • Плитный фундамент

Расчет фундамента на опрокидывание пример

Основания и фундаменты: Методические указания к практическим занятиям. страница 4

В расчетах по первой группе предельных состояний проводятся также проверки:

а) устойчивости фундамента против опрокидывания

Где Mu — момент опрокидывающих сил относительно оси возможного поворота, проходящей через крайнюю точку подошвы фундамента;

Mz — момент удерживающих сил относительно той же оси;

m — коэффициент условий работы в стадии эксплуатации; для нескальных оснований m = 0.8;

— коэффициент надежности по назначению ( = 1.1);

б) устойчивости фундамента против сдвига по подошве

Где Q — сдвигающая сила, равная сумме проекций сдвигающих сил на направление возможного сдвига;

Qz — удерживающая сила, равная сумме проекций удерживающих сил;

m = 0,9 — коэффициент условий работы;

n = 1,1 — коэффициент надежности.

Удерживающая сила определяется по формуле:

где — коэффициент трения подошвы фундамента по грунту, принимаемый для глин во влажном состоянии 0,25, для сухих глин, суглинков и супесей 0,30, для песков 0,40, для гравийных и галечниковых грунтов 0,50.

Для фундамента, показанного на рисунке 5, имеем:

b = 5; l = 12.5 м; A = 6.25 м 2 .

Объем фундамента: Vф = 2 м 3 .

Объем грунта на уступах фундамента, считая от ЛТР (рис.5б);

Объем воды над фундаментом:

Тогда расчетные веса равны:

Общая расчетная вертикальная нагрузка на уровне подошвы фундамента по (7) равна:

FvI = 10200 + 5728,8 + 178,2+557,5 = 16664,5 кН

Напряжения по подошве равны:

Расчетное сопротивление основания R определяется по формуле 3 при ширине подошвы фундамента b = 5:

Таким образом, проверки (4…6) выполняются.

Проверяем условие устойчивости против опрокидывания (8).

То есть 5820 где µ — коэффициент трения фундамента по грунту.
В соответствии с требованиями СНиП 2.05.03—84 устойчивость конструкций против сдвига (скольжения) следует рассчитывать по формуле
Qr≤(yc/yn)Qz, (7.6)
где Qr — сдвигающая сила, кН, равная сумме проекций сдвигающих сил на направление возможного сдвига; ус — коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,9; уn — коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый как и в формуле (7.5); Qz — удерживающая сила, кН, равная сумме проекций удерживающих сил на направление возможного сдвига.
Сдвигающие силы следует принимать с коэффициентом надежности по нагрузке, большим единицы, а удерживающие силы — с коэффициентом надежности по нагрузке, указанным в экспликации к формуле (7.5).
В качестве удерживающей горизонтальной силы, создаваемой грунтом, допускается принимать силу, значение которой не превышает активного давления грунта.
Силы трения в основании следует определять по минимальным значениям коэффициентов трения подошвы фундамента по грунту.
При расчете фундаментов на сдвиг принимают следующие значения коэффициентов трения µ кладки по грунту:

Глины во влажном состоянии

Фундамент: расчет возможного опрокидывания

  • Какой расчет необходим для основания дома?
  • Нужен ли расчет основания частного дома на устойчивость?
  • Определение опрокидывающего момента
  • Определение противодействующего момента

Представить себе опрокинутый фундамент частного дома достаточно сложно. Естественной причиной, по которой возможно опрокидывание небольшого дома, является ветер огромной силы, способный за счет парусности строения опрокинуть его набок. Например, как одиноко стоящую сосну, у которой нет фундамента, но вместо него есть корни.

Рис. 1. Варианты возможных поворотов и смещений фундамента: а – осадка с поворотом, б – осадка с поворотом и смещением, в – сдвиг по подошве.

Какой расчет необходим для основания дома?

Исходя из прямого назначения, которое состоит в равномерной передаче нагрузки сооружения на грунт, необходимо выполнить расчет ширины его опорной части и ее прочность.

Для этого необходимо определить вес сооружения, включая и собственный вес основания.

В расчет на прочность фундамента должны войти и снеговые нагрузки, передающиеся на него от кровли в зимнее время, и вес всего, что будет смонтировано и внесено внутрь помещения (отопительная система, водоснабжение, канализация, мебель и т. п.).

Ветровые нагрузки на невысокое здание в расчет фундамента на прочность не включают. Эти нагрузки учитывают, когда выполняют расчет на прочность такого элемента кровли, как мауэрлат, с помощью которого через стены они передаются на основание дома.

На рис. 1 показаны варианты возможных поворотов и смещений фундамента: а) осадка с поворотом, б) осадка с поворотом и смещением, в) сдвиг по подошве.

Рис. 2. Неправильный расчет прочности фундамента может привести к опрокидыванию всего сооружения.

На мелкозаглубленное основание в зимний период действуют выталкивающие силы, возникающие в результате пучения грунта. Неравномерное распределение этих сил и может привести к потере устойчивости фундамента, показанное на изображении, особенно в том случае, если по каким-либо причинам на основание не было возведено строение. Чтобы в этом случае исключить потерю устойчивости, грунт необходимо защитить от промерзания.

Если произошла потеря устойчивости, когда строительство дома было закончено, следует искать ошибки при расчете требуемой прочности. Но это все же не должно было привести к опрокидыванию всего сооружения, как это показано на рис. 2. Изображен небольшой дом, опрокидывание которого произошло не потому, что не был выполнен соответствующий расчет фундамента. При определении размеров основания и его заглубления, не были учтены физические свойства грунта (на изображении видно, что это песчаный грунт).

Вернуться к оглавлению

Нужен ли расчет основания частного дома на устойчивость?

Фундамент, который под действием внешних сил не опрокинется, не сдвинется в горизонтальной плоскости вместе с грунтом, считают устойчивым. На устойчивость рассчитывают фундаменты таких ответственных элементов, как опоры мостов, заводских труб и т. п.

В отличие от заводских труб расчет фундамента частных домов на опрокидывание можно не выполнять. И причина в том, что эти дома имеют сравнительно небольшую высоту. Если у заводской трубы центр тяжести и равнодействующая силы ветра находятся на значительной высоте от фундамента, в результате чего может образоваться момент достаточный для нарушения устойчивости, то для низкого строения, расчет по этому фактору просто не нужен.

Читать еще:  Существует ли необходимость в проклеивании швов пароизоляции и почему

В частном секторе в настоящее время также появляются отдельные строения, которые требуют расчетов их оснований на такое воздействие. Например, ветровые генераторы. На рис. 3 представлен 1 из вариантов основания для такого генератора. Следует обратить внимание на глубину заложения основания. Она явно превышает глубину промерзания грунта. Остальные же размеры на изображении 3 могут служить только для ориентирования и могут отличаться от фактических размеров. Высота вышки – НВ. для надежной работы генератора, зависит от местности, но в среднем ее можно считать равной 20 м.

Вернуться к оглавлению

Определение опрокидывающего момента

Рис. 3. Схема основания ветрового генератора.

На рис. 4 приведена расчетная схема с указанием сил, действующих на фундамент. Основным фактором, создающим опрокидывание, является момент MU. а основным препятствием этому является сила FU. Именно эта составляющая препятствует потере устойчивости.

Равномерно распределенная нагрузка Р представляет собой реакцию грунта на действие силы FU. Сила Qr оказывает влияние на сдвиг в горизонтальной плоскости. При расчете на сдвиг большое значение имеет коэффициент трения кладки по грунту. Для расчета на опрокидывание эту силу не учитывают

Для определения опрокидывающего момента MU необходимо знать скорость ветра и площадь сооружения, на которую он воздействует (парусность). Чтобы обеспечить работу ветрового генератора, необходима минимальная скорость, равная примерно 6-8 м/с. Однако, необходимо учесть, что скорости ветра могут быть значительно больше, поэтому следует рассчитывать на максимально возможную в данном районе скорость. Например, при скорости ветра 10 м/с давление составляет 60 Н/м 2. а при скорости 50 м/с это давление составит 1500 Н/м 2. В таблице № 1 приведены значения, по которым, зная максимальные скорости ветра, можно определить его давление.

Скорость ветра, м/с

Зная скорость ветра V и площадь лопастей SЛ. по таблице 1 определяем соответствующее давление и по этой площади вычисляем силу РЛ. приложенную к краю вышки, то есть на расстоянии НВ от поверхности земли. С учетом глубины h, на которой расположена подошва основания, плечо составит:

Ветер будет действовать и на вышку по всей ее длине. Для определения площади, вначале определим среднее значение ширины вышки, LСР

Рис. 4. Схема сил, действующих на фундамент.

LВ -ширина вышки в верхней ее части;
LН – ширина вышки у основания.

Определим площадь вышки, нормальную к направлению ветра:

и теперь определим общую нагрузку РВ как произведение площади SВ на значение давления из таблицы 1. Эта сила будет приложена посредине высоты вышки.

Теперь можно определить опрокидывающий момент.

Вернуться к оглавлению

Определение противодействующего момента

Для определения этого момента необходимо знать вес вышки со всеми устройствами, вес фундамента и вес грунта на нем. Анализируя рис. 4 можно сделать вывод, что противодействовать будет и грунт, расположенный по бокам по направлению действия опрокидывающего момента. Это действительно так, но только после того, как грунт станет достаточно плотным. А для этого потребуется определенное время. Поэтому в процессе строительства этот противодействующий фактор учитывать нельзя.

Как видно на рис. 4, расстояние от силы FU до точки О (проекция опорного ребра) равно а. Следовательно, условие устойчивости основания ветрового генератора будет:

где k >1- коэффициент надежности.

Как предупреждение следует указать, что приведенный расчет не учитывает многих факторов, которые обязательно учитывают при строительстве высотных зданий, заводских труб, железнодорожных и автомобильных мостов. Поэтому имеет смысл привлечь специалиста даже для установки такого, на первый взгляд, не сложного сооружения, как вышка.

Евгений Дмитриевич Иванов

© Copyright 2014–2017, moifundament.ru

  • работы с фундаментом
  • Армирование
  • Защита
  • Инструменты
  • Монтаж
  • Отделка
  • Раствор
  • Расчет
  • Ремонт
  • Устройство
  • Виды фундамента
  • Ленточный
  • Свайный
  • Столбчатый
  • Плитный
  • Другое
  • О сайте
  • Вопросы эксперту
  • Редакция
  • Контакты

  • Работы с фундаментом
    • Армирование фундамента
    • Защита фундамента
    • Инструменты для фундамента
    • Монтаж фундамента
    • Отделка фундамента
    • Раствор для фундамента
    • Расчет фундамента
    • Ремонт фундамента
    • Устройство фундамента
  • Виды фундамента
    • Ленточный фундамент
    • Свайный фундамент
    • Столбчатый фундамент
    • Плитный фундамент

Расчет на опрокидывание столбчатого фундамента

Расчетная схема приведена на рисунке 2.4

Рисунок 2.4 — Схема к расчету проверки на опрокидывание

Для того чтобы фундамент не опрокинулся, должно выполнятся условие:

где ; — коэффициенты, соответственно условий работы и надежности по назначению;

— момент опрокидывающих сил;

— момент удерживающих сил, по формуле (2.19)

При нормальных условиях эксплуатации и возведении фундаментов в соответствии с нормой, его опрокидывание не представляется возможным.

Проверка на плоский сдвиг по подошве

Расчетная схема приведена на рисунке 2.5

Рисунок 2.5 — Схема к расчету проверки на плоский сдвиг по подошве

Для отсутствия плоского сдвига фундамента по подошве должно выполнятся условие:

где ; — коэффициенты, соответственно условий работы и надежности по назначению;

— сдвигающая сила, по формуле (2.21);

— удерживающая сила, по формуле (2.22).

где — коэффициент трения фундамента по грунту

Плоского сдвига по подошве фундамента не будет.

Проверка на выпучивание фундамента

Расчетная схема приведена на рисунке 2.6

Рисунок 2.6 — Схема к расчету проверки на выпучивание фундамента

где — расчетная удельная касательная сила пучения;

— площадь боковой поверхности фундамента в пределах расчетной глубины промерзания;

; — коэффициенты, соответственно условий работы и надежности по назначению

— расчетное значение силы, удерживающей фундамент от выпучивания вследствие трения его боковой поверхности о талый грунт, лежащий ниже глубины промерзания, по формуле (2.24).

где — периметр сечения фундамента в пределах талого грунта;

— расчетное сопротивление i-го слоя грунта;

— толщина i-го слоя талого грунта.

Вывод: фундамент устойчив.

Расчет по деформациям

Расчет основания по деформациям производится исходя из условия:

где — совместная деформация основания и сооружения, см

— предельное значение совместной деформации основания и сооружения, см, определяется по формуле:

Расчет осадки фундамента

Рисунок 2.7 — Схема для расчета осадки фундамента.

1)Определяем среднее давление на грунт под подошвой фундамента.

где — площадь подошвы фундамента, м2;

— расчетная вертикальная нагрузка в плоскости фундамента, кН, по формуле (2.27).

2)Определяем вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента:

где — глубина заложения подошвы фундамента, м;

— расчетный удельный вес грунта выше подошвы фундамента, кН/м3, по формуле:

3) Определяем дополнительное вертикальное напряжение в уровне подошвы фундамента:

4) Толщину слоев грунта ниже разбиваем на однородные по сжимаемости слои, толщиной не более

5) Строим эпюру вертикальных напряжений от собственного веса грунта ниже подошвы фундамента

где — удельный вес отдельных однородных слоев грунта, кН/м3;

— толщина отдельных слоев грунта, м;

— вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне подошвы фундамента.

6) Строим эпюру вертикальных дополнительных напряжений от внешней нагрузки ниже подошвы фундамента

где — коэффициент, принимаемый в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины.

7) Устанавливается нижняя граница сжимаемой толщи грунта. Она располагается на глубине, для которой выполняется условие:

8) Определяем осадки элементарных слоев

где — среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в i-м слое грунта;

— толщина i-го слоя грунта, м;

— модуль деформации i-го слоя грунта.

9) Определяем полную осадку грунта

Все вычисления сведены в таблице 2.1

Таблица 2.1 — Расчет осадки основания

Глубина слоя от подошвы фундамента zi, м

Толщина слоя hi, м

Удельный вес грунта слоя , кН/м3

Напряжение от веса грунта на глубине zi , кПа

Напряжение от внешнего давления на глубине , кПа

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector