Jak vypočítat, jaké zatížení základ vydrží?
Článek říká, jak sbírat zatížení na základu, a také obsahuje příklady, jak vypočítat zatížení z rámového panelového domu s podkrovím o půdorysných rozměrech 6×9 m.
Klasifikace vlivů na základ
Zatížení na základně jsou konstantní Pd a dočasné (dlouhodobé Pl, krátkodobý Pt, speciální Ps).
Konstantní Pd – hmotnost částí konstrukcí včetně nosných a uzavíracích stavebních konstrukcí.
Dlouhé Pl – hmotnost dočasných přepážek, spár a patek pro zařízení, hmotnost stacionárních zařízení, kapaliny, které je plní, pevné látky atd.
Krátkodobý Pt – nárazy od lidí, zvířat, zařízení na podlahy, od pohyblivých zdvihacích a přepravních zařízení,
od vozidel a klimatických podmínek (sníh, vítr atd.).
Speciální Ps – seismický, explozivní náraz, náraz při střetu vozidel s částmi konstrukce, náraz způsobený požárem nebo deformací základu, doprovázený radikální změnou struktury půdy.
Pro správný výpočet dopadu na základ je nutné shromáždit všechna zatížení. Příklady uvedené v tomto článku zohledňují ty typy vlivů, které jsou zásadní při výpočtu zakládání šroubových pilot pro jednotlivé projekty bytové výstavby.
Konstantní zatížení. Jak vypočítat
hmotnost částí konstrukce?
Pro výpočet hmotnosti budovy potřebujete pouze znát měrnou hmotnost materiálů a jejich objemy. Taková data mohou snadno poskytnout dodavatelé stavebních materiálů.
Při provádění výpočtů můžete také použít průměrné hodnoty měrné hmotnosti konstrukcí. Pro usnadnění jsou uvedeny v tabulce 2.
| Měrná hmotnost stěny, 1 m 2 | |
| Rámové stěny tloušťky 200 mm s izolací | 40-70 kg/m2 |
| Stěny z kulatiny a dřeva | 70-100 kg/m2 |
| Cihlové stěny tloušťky 150 mm | 200-270 kg/m2 |
| Železobeton tloušťky 150 mm | 300-350 kg/m2 |
| Měrná hmotnost podlah, 1 m 2 | |
| Atika na dřevěných trámech s izolací o hustotě do 200 kg/m 3 | 70-100 kg/m2 |
| Atika na dřevěných trámech s izolací o hustotě do 500 kg/m 3 | 150-200 kg/m2 |
| Suterén na dřevěných trámech s izolací o hustotě do 200 kg/m3 | 100-150 kg/m2 |
| Suterén na dřevěných trámech s izolací o hustotě do 500 kg/m3 | 200-300 kg/m2 |
| Železobeton | 500 kg/m2 |
| Měrná hmotnost střechy, 1 m 2 | |
| Plechová střešní krytina | 20-30 kg/m2 |
| Ruberoidní povlak | 30-50 kg/m2 |
| Břidlicová střecha | 40-50 kg/m2 |
| Krytina z keramických tašek | 60-80 kg/m2 |
Tabulka 1 – Referenční údaje s průměrnými hodnotami
měrná hmotnost konstrukcí domu: stěny, podlahy, střešní krytina.
Podle bod 4.2. SP 20.13330 „Zatížení a dopady“ vypočtená hodnota zatížení je určena jako součin jeho standardní hodnoty součinitelem spolehlivosti zatížení (γf) pro váhu
stavební konstrukce odpovídající uvažovanému meznímu stavu:
| Konstrukce budov a druh půdy | Součinitel spolehlivosti, γf |
| Konstrukce | |
| Metal | 1,05 |
| Beton (s průměrnou hustotou přes 1 600 kg/m), železobeton, kámen, armovaný kámen, dřevo | 1,05 |
| Beton (o průměrné hustotě 1600 kg/m, izolační, vyrovnávací a dokončovací vrstvy (desky, materiály v rolích, zásypy, potěry atd.), provedeny: | |
| v továrních podmínkách | 1,2 |
| na staveništi | 1,3 |
| Půdy: | |
| v přirozeném výskytu | 1,1 |
| na staveništi | 1,15 |
Tabulka 2 – Tab. 8.2. SP 20.13330
Proveďme potřebné výpočty na příkladu rámového panelového domu s podkrovím o půdorysných rozměrech 6×9 m.
Chcete-li vypočítat hmotnost stěn domu, musíte vypočítat jejich obvod. Obvod vnějších stěn + vnitřní stěny: P = 47 m, průměrná výška stěn bude h = 4,5 m Pak bude hmotnost konstrukce stěny rovna: P × h × měrná hmotnost materiálu stěny .
47 m × 4,5 m × 70 kg/m 2 = 14 805 kg = 14,8 t
Dále spočítejme hmotnost střechy. Předpokládáme, že hmotnost střechy (dřevěný krokvový systém pokrytý kovovými taškami) je 40 kg/m2 (celková hmotnost kovových tašek, opláštění, krokví). Pak bude hmotnost střechy rovna: S střecha × měrná hmotnost 1 m 2.
92 m 2 × 40 kg/m 2 = 3 680 kg = 3,7 t
Je také nutné vypočítat hmotnost z podlah. Předpokládáme, že hmotnost dřevěné podlahy spolu s izolací bude rovna 100 kg/m2. Potom bude hmotnost z podlah rovna: S podlahy × měrná hmotnost × množství.
54 m 2 × 0,1 t/m 2 × 2 = 10,8 t
Po dokončení všech potřebných výpočtů vynásobíme výslednou hmotnost konstrukce koeficientem spolehlivosti, o kterém jsme hovořili dříve (ve výpočtu pro rámový panelový dům se koeficient rovná 1,1 – pro dřevěné konstrukce) :
29,3 t x 1,1 = 32,2 t
Zátěž ze samotné budovy tedy bude 32,2 tuny Tato hmotnost je akceptována podmíněně, bez odečtení dveřních a okenních otvorů.
Krátkodobé zátěže
Na podlahách
Vzhledem k tomu, že během návrhu a výstavby není možné přesně určit hodnotu indikátoru nárazu na podlahy, standardní hodnota se přičítá k hmotnosti podlahové konstrukce rovnoměrně.
rozložená zátěž – Pt (stůl 8.3 SP 20.13330), působící na 1 m 2.
U obytných budov se rovná 1,5 kPa (150 kg/m2). Při výpočtu dostaneme: Spřekrývání × 150 kg/m 2 × počet přesahů. Zatížení lidmi (zvířata, nábytek, vybavení) na podlahách:
54 m 2 × 150 kg/m 2 × 2 = 16 200 kg = 16,2 t
zasněžený
Pro výpočet klimatického zatížení základu je třeba vzít v úvahu sněhovou plochu (hmotnost sněhové pokrývky na 1 m2) a strukturu povlaku
Při navrhování základů pro jakýkoli typ budovy se berou v úvahu všechny podmínky ovlivňující jejich správný provoz. Zohledňují se inženýrské a geologické vlastnosti staveniště, provedení stavby a vliv prostředí. Hlavním úkolem je zajistit pevnost a vhodnost hotového základu pro dlouhodobé používání. Nesprávný výpočet způsobuje sedání, destrukci a praskliny na základu a samotné budově. Podívejme se blíže na to, jak vypočítat zatížení základu a co se při výpočtu bere v úvahu.
Zásady výpočtu základů a typů zatížení
Výpočet základu zahrnuje výběr typu a geometrických charakteristik v závislosti na všech faktorech ovlivňujících provoz konstrukce. Únosnost zeminy se určuje i ve vztahu k hmotnosti domu. Nejprve je důležité vypočítat zatížení základu. Záleží na váze domu a některých dalších vlivech.
Obecně jsou všechny dopady na nadaci klasifikovány podle doby působení na:
Dočasné se také dělí na krátkodobé, dlouhodobé a speciální.
Konstanty zahrnují vlastní tíhu stavebních konstrukcí a tlak zemních hmot na základ. Tyto vlivy začínají okamžitě od zahájení stavby a pokračují po celou dobu životnosti konstrukce.
Dočasná zatížení působí v určitých obdobích při výstavbě nebo provozu budovy. Patří sem:
- dlouhodobé – váha zařízení, nábytku, materiálů;
- krátkodobé – přepravní náklady, sníh, vítr.
Při výpočtu se všechny vlivy sečtou a rozloží na celkovou délku základu nebo počet pilot.
Trvalá zatížení
Konstantní zatížení od konstrukcí se počítají pomocí tabulek, katalogů a pasportních údajů, které udávají hmotnost nebo hustotu konkrétního prvku. V tabulce uvažujeme hustoty běžně používaných stavebních materiálů.
| Název materiálu | Hustota, kg / m3 |
|---|---|
| Zdivo: pevné | 1800 |
| Silikát | 1900 |
| Dutý | 1300-1400 |
| Beton: těžký | 2200-2500 |
| Buněčný | 400-1200 |
| Asfaltový beton | 2000-2200 |
| Železobeton: na těžký beton | 2500 |
| Pěnový beton | 1600-1800 |
| Struskový beton | 900-1200 |
| Tepelné izolanty: Expandovaná hlína | 500-900 |
| Minerální vlna | 200 |
| Pěnoplasty | 15-100 |
| Desky z minerální vlny | 300-500 |
Některé materiály se počítají spíše na základě jejich plochy než hustoty.
| Název materiálu | Hmotnost 1 m2 |
|---|---|
| Železobetonové podlahové desky: Žebrované 6 m dlouhé | 170 |
| Žebrovaný 12 m dlouhý | 220 |
| Neplatné | 250 |
| Střešní a izolační materiály: Dlaždice | 50 |
| Ruberoid | 1,7 |
| Vyztužené azbestocementové desky | 22 |
| Podlahové krytiny: Koberce | 6,0 |
| Kusové parkety | 10 |
| Dřevotřísková deska 16 mm | 4,8 |
| Linoleum 3 mm | 4 |
Například 1 m2 cihlové zdi z plné cihly o tloušťce 380 mm, pokryté pěnovým plastem PSB-25 o tloušťce 10 cm, bude mít následující hmotnost: 0,38 × 1800 + 0,1 × 25 = 304 + 2,5 = 303,5 kg. Při znalosti této hodnoty se vypočítá hmotnost všech stěn a příček v budově. Také sbírají zátěž z vlastní hmotnosti podlah a střechy.
Konstantní zatížení zahrnuje také vlastní hmotnost základu. Vypočítává se na základě konstrukčního materiálu a geometrických rozměrů. Šířka základu se volí na základě tloušťky stěn, ale ne méně než 300 mm. Výška (hloubka) ve většině případů závisí na hloubce promrznutí. Například pro Moskevskou oblast je to asi 1,8 m, to znamená, že s ohledem na výšku nad zemí je to asi 2 m, pokud je navržen pásový základ o šířce 400 mm a výšce 2 m z betonových bloků hmotnost 1 m bude 0,4×2×2500=2000 kg. Pokud je celková délka základu 50 m, pak vytváří celkové zatížení na zemi 100 000 kg.
Ujistěte se, že používáte koeficienty spolehlivosti, které jsou:
- pro kovové konstrukce – 1,05;
- betonové materiály s objemovou hmotností nad 1600 kg/m3, dřevěné, železobetonové, kamenné a železobetonové konstrukce – 1,1;
- beton s hustotou menší nebo rovnou 1600 kg/m3, vyrovnávací vrstvy, zásyp, potěry, dokončovací vrstvy vyrobené v továrně – 1,2;
- totéž, ale provedeno na stavbě – 1,3.
Vezmeme-li v úvahu tento faktor, výše navržený základ bude mít celkovou hmotnost 100 000 × 1,1 = 110 000 kg.
Živá zatížení
O sněhu, který platí i pro dočasné zatížení, si povíme samostatně níže. Při projektování je třeba vzít v úvahu další dočasné vlivy na základ. Jejich hodnoty jsou převzaty z regulačních dokumentů. Není třeba počítat hmotnost každého kusu nábytku a rozkládat ji po ploše. U obytných budov lze v průměru předpokládat 150 kg/m2 rovnoměrně rozloženého zatížení. U podkroví je akceptováno 70 kg/m2. Zohledněn je také bezpečnostní faktor 1,3. To znamená, že pro dům 150 m2 s podkrovím 20 m2 je celková hodnota 26000 1,3 = 33800 kg.
Sněhové zatížení
Při výpočtu zatížení půdy je třeba vzít v úvahu sněhovou pokrývku, která se hromadí na střeše během chladného období. Množství sněhu se liší region od regionu. Pro návrh jsou použity normové hodnoty hmotnosti sněhové pokrývky převzaté ze stavebních předpisů. V SNiP je území rozděleno na sněhové oblasti a je v nich uvedeno standardní zatížení:
- I – 80 kg/m2;
- II – 120 kg/m2;
- III – 180 kg/m2;
- IV – 240 kg/m2;
- V – 320 kg/m2;
- VI – 400 kg/m2;
- VII – 480 kg/m2;
- VIII – 560 kg/m2.
Je lepší podívat se na umístění oblastí na mapě v regulačních dokumentech. Obecně platí, že pro evropskou část jsou jižní regiony klasifikovány jako regiony I–II (kromě hornaté části, která patří do regionu VIII), centrální regiony (včetně Moskvy a Petrohradu) jako regiony III, Tver, Nižnij Novgorod, Kazaň jako IV, na sever do V sněhové oblasti.
Navíc je zohledněna i konstrukce střechy a její sklon. K tomuto účelu se používá koeficient přechodu μ (mu). To činí:
- se sklonem do 30° μ=1;
- 30–60° μ=0,7:
- strmější než 60° – μ=0.
Se všemi hodnotami – plocha střechy, standardní hodnoty hmotnosti sněhové pokrývky, sklon – se vypočítá maximální zatížení základu od sněhu: S=Snorm · μ. Se střešní plochou 30 m2 se sklonem 30° v Moskvě bude celková hodnota: S = 180 × 1 × 30 = 5400 kg.
Rozložení hmotnosti na zemi
Po shromáždění všech zatížení z budovy je třeba je sečíst, aby se určila celková hmotnost konstrukce. Je lepší to udělat v tabulkové formě, samostatně zaznamenávat hmotnost nátěru, podlahy, dočasné zatížení, zatížení sněhem a stěnami. Při navrhování domu je důležité dosáhnout rovnoměrnějšího rozložení zatížení na základ, jinak je možné sedání půdy.
Každá půda je schopna přijmout určitý vliv. Záleží na jeho mechanických vlastnostech a složení. V průměru jsou přibližné výpočty založeny na hodnotě 2 kg/cm2. Zvažte například tuto situaci: celková hmotnost domu se základem je 150 000 kg. Základ je pásový, 40 m dlouhý a 40 cm široký Podpěrná plocha je 40 × 4000 = 160000 2 cm150. To znamená, že zatížení na zemi bude 000 160/000 0,94 = 2 kg/cm30. Základ plně vyhovuje požadavkům. Dokonce v případě potřeby je možné jeho šířku zmenšit až na XNUMX cm.
Rozložení zatížení na sloupový základ se provádí stejným způsobem. Stejný dům o váze 150 000 kg na 16 pilířích o průřezu 40×40 cm vytvoří zátěž 150 000/25600 = 5,9 kg/cm2, což je nepřípustné. Je nutné změnit typ základů, zvýšit počet pilířů nebo vyměnit materiály za lehčí.
Samozřejmě existují i slabé půdy, jejichž únosnost je podprůměrná. S tím je třeba počítat a nezanedbávat geotechnické průzkumy na staveništi.
Zatížení pilotového základu se vypočítá na základě počtu pilot. Každá tyč je za určitých podmínek schopna absorbovat určitou zátěž a přenést ji na zem. Jeho hodnoty jsou určeny typem pilot a typem půdy. Třecí piloty přenášejí zatížení na své boční plochy pomocí třecí síly. Stojící – spočívají na kamenech a jsou schopny odolat těžkým nákladům. Při nákupu hotových pilot od výrobce si určitě zjistěte jejich nosnost.
Stanovení přípustné únosnosti zeminy se rovněž provádí laboratorními zkouškami při inženýrsko-geologických průzkumech.