ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Данный сайт использует cookie-файлы для хранения информации на персональном компьютере пользователя. Некоторые из этих файлов необходимы для работы нашего сайта; другие помогают улучшить пользовательский интерфейс. Пользование сайтом означает согласие на хранение cookie-файлов. Просим внимательно ознакомиться с Политикой обработки персональных данных.

Согласен(на)
Язык:

Обращаем внимание, что перевод страницы выполнен с использованием средств автоматического перевода, в следствии чего может содержать неточноcти.

Согласен(на)
Род деятельности: Роль: Проектировщик
Интернет-магазин
Бесплатно по РФ 8 800 600-05-65
Добавьте системы в сравнение
Пример расчета фундамента типа УШП

Пример расчета фундамента типа УШП

В избранное
Зарегистрируйтесь, чтобы добавлять в избранное
0 комментариев
Читать 9 минут

Настоящая статья написана в дополнение к СТО 72746455-3.7.6-2023 «Малозаглубленные фундаменты» и статье РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ФУНДАМЕНТА ТИПА УШП.

Ниже представлен пример расчета фундамента с применением прикладной методики инженерного анализа напряженно-деформированного состояния конструкции и подстилающих слоев.

Анализ исходных данных

Площадка строительства соответствует IV снеговому и III ветровому районам. В основании отсутствует специфические грунты, район строительства не обладает сейсмической активностью с 7 и более баллами и иными признаками сложной инженерно-геологической обстановки.

По результатам лабораторных испытаний, грунтовые условия представлены суглинком со следующими основными необходимыми физико-механическими характеристиками: 

  • модуль деформации 8 МПа, 
  • коэффициент Пуассона 0,3, 
  • угол внутреннего трения 10°, 
  • удельное сцепление грунта 10 кПа,
  • проектный коэффициент уплотнения 0,95.

Объёмно-планировочные решения будущего малоэтажного дома представлены на рисунке Рисунок 1.

Рисунок 1 – Слева: принципиальная схема малоэтажного дома для инженерного анализа; справа – план первого этажа с контуром вертикальных несущих конструкций

Вертикальные несущие конструкции являются каменными, с облицовочным кирпичом. Плиты перекрытия и покрытия — из монолитного железобетона. Плита покрытия выполняет функцию кровли-террасы. Состав внешних и внутренних несущих стен описывается в сборе погонных нагрузок на фундамент. 

Габаритные размеры УШП в плане 12х12 м. Основной частью фундамента является тонкостенная часть по всей площади, толщиной 10 см. По периметру УШП, под внешними несущими стенами в составе плиты устраиваются рёбра шириной 750 мм и высотой 300 мм. Ребро под внутренней стеной вдоль цифровых осей принимается исходя из минимальных требований для данного каркаса: 600 мм шириной, 200 мм высотой. 

Так как вертикальный каркас является каменным, в первой итерации инженерного анализа для песчаной подушки необходимо применять минимальные условия, близкие к описанным в прикладной методике. (Статья РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ФУНДАМЕНТА ТИПА УШП)

 

Рисунок 2 – Рекомендуемые параметры песчаной подушки фундамента типа УШП в первой итерации для каменных вертикальных несущих стен

Максимальное расчётное давление, воспринимаемое утеплителем фундамента, составляет 20 т/м2. Полученные значения сжимающих усилий ниже приведённого гарантируют отсутствие явных нелинейных деформаций при работе в упругой стадии. 

Сбор нагрузок

Нагрузки и воздействия принимаются строго с регламентированными требованиями СП 20.13330

Так как конечно-элементная модель будет представлять модель фундамента типа УШП, а также штамповую жёсткость кирпичных стен, то принимается во внимание следующая особенность назначения нагрузок:

  1. Нагрузки, действующие в уровне пола фундамента, задаются непосредственно в модели и представляют собой равномерно распределенные нагрузки с нормативным значением 150 км/м2, которое соответствует показателю для жилых помещений. Данная нагрузка является кратковременной и используется для проверки выполнения требований первой группы предельных состояний с коэффициентом надёжности по нагрузке 1,3. Для анализа второго предельного состояния, в частности, вертикальных перемещений фундамента, принимается длительная часть с учётом коэффициента 0,35. 

  2. Нагрузка от штамповой жёсткости учитывается непосредственно конечно-элементной моделью этой жёсткости с учётом решений по фасаду и задаётся в явном виде в программном комплексе. 

Также необходимо отметить, что для анализа фундамента типа УШП составляющая от ветровых нагрузок по сравнению с другими мала, поэтому допускается её не учитывать. Данное положение не распространяется на проверку несущей способности элементов фасада и кровли, а также их узлов, где значения ветровой нагрузки — статическая и динамическая составляющие, пиковые значения — являются ключевыми при анализе. 

Коэффициенты надёжности для отдельных категорий применяемых материалов в составе несущих конструкций принимаются согласно СП 20.13330. 

Таблица 1. Сбор нагрузок на 1 п.м. внешней стены от собственного веса. 

Описание состава

Плотность, кг/м3

Расход, кг/м2

Нормативная нагрузка, кг/м

γf

Расчетная нагрузка, кг/м

1

Облицовка из пустотелого кирпича, 120 мм

1500

-

1170

1,1

1287

2

Плиты из каменной ваты, 100 мм

120

-

78

1,2

93,6

3

Штукатурно-клеевая смесь

1470

6

39

1,3

50,7

4

Кирпичная стена, 

250 мм

1800

-

2925

1,1

3217,5

5

Штукатурная смесь на основе гипса, 10 мм

950

9,5

61,75

1,3

80,275

Всего

4273,75

1,107

4729,08

Таблица 2. Сбор нагрузок на 1 п.м. внутренней стены от собственного веса.

Описание состава

Плотность, кг/м3

Расход, кг/м2

Нормативная нагрузка, кг/м

γf

Расчетная нагрузка, кг/м

1

Штукатурная смесь на основе гипса, 10 мм

950

9,5

61,75

1,3

80,275

2

Кирпичная стена 

250 мм

1800

-

2925

1,1

3217,5

3

Штукатурная смесь на основе гипса, 10 мм

950

9,5

61,75

1,3

80,275

Всего

3048,5

1,108

3378,05

Таблица 3. Сбор нагрузок на 1 м2 межэтажной плиты перекрытия.

Описание состава

Толщина, мм

Плотность, кг/м3

Норм. нагрузка, кг/м2

γf

Расчет. нагрузка, кг/м2

1

Железобетонная плита

200

2500

500

1,1

550

2

Экструзионный пенополистирол

40

36

1,44

1,2

1,728

3

Пленка пароизоляционная

-

-

0,18

1,2

0,216

4

Стяжка жб

50

2500

125

1,1

137,5

5

Покрытие пола

(керомогранитная плитка на плиточном клее)

20

2500

50

1,3

65

Всего по составу пола

676,62

1,115

754,44

Временные нагрузки

6

Полезная нагрузка

-

-

150

1,3

195

7

Нагрузка от перегородок

-

-

50

1,3

65

Всего, включая полезную нагрузку

876,62

1,157

1014,44

Таблица 4. Сбор нагрузок на 1 м2 кровли-террасы.

Описание состава

Толщина, мм

Плотность, кг/м3

Норм. нагрузка, кг/м2

γf

Расчет. нагрузка, кг/м2

1

Железобетонная плита

200

2500

500

1,1

550

2

Пароизоляция

-

-

4

1,2

4,8

3

Плиты теплоизоляционные клиновидные

200

35

7

1,2

8,4

4

Плиты теплоизоляционные 

150

35

5,25

1,2

6,3

5

Полимерная мембрана 

2

-

2,4

1,2

2,88

6

Иглопробивной термообработанный геотекстиль 300 г/м2

-

-

0,3

1,2

0,36

7

Тротуарная плитка толщиной 40 мм на регулируемых опорах

40

2400

96

1,2

115,2

Всего по составу пола

614,95

1,119

687,94

Временные нагрузки

8

Полезная нагрузка

-

-

150

1,3

195

9

Нагрузка от стационарного оборудования

-

-

47,62

1,05

50

Всего, включая полезную нагрузку

812,57

1,148

932,94

Таблица 5. Сбор нагрузок на 1 п.м. внутренней стены, с кровли-террасы. 

Описание

Нормативная нагрузка, кг/м

γf

Расчетная нагрузка, кг/м

В углу

0

1,148

0

Через 3 м

4875,41

5597,64

Через 6 м

4875,41

5597,64

Таблица 6. Сбор нагрузок на 1 п.м. внешней стены, с кровли-террасы. 

Описание

Нормативная нагрузка, кг/м

γf

Расчетная нагрузка, кг/м

В углу

0

1,148

0

Через 3 м

2437,71

2798,82

Через 6 м

2437,71

2798,82

Для плоской кровли-террасы снеговая нагрузка принимается равномерной по всей площади. Нормативное значение — 200 кг/м2, расчётное — 280 кг/м2 (условие из СП 20.13330.2016).

а)

C:\Users\PNIPS\Documents\ViberDownloads\0-02-0a-baf1cd5722deaadc503062f2edab905abcf76043be9275833f830581a24f53eb_2caf0852.jpg

б)

Рисунок 3 – Пример данных для сбора нагрузок: 

а) состав внешних несущих стен;

б) грузовые площади перекрытия и покрытия. 

Таблица 7. Сбор нагрузок на 1 п.м. внутренней стены, снеговая нагрузка с кровли-террасы. 

Описание

Нормативная нагрузка, кг/м

γf

Расчетная нагрузка, кг/м

В углу

0

1,4

0

Через 3 м

1200

1680

Через 6 м

1200

1680

Таблица 8. Сбор нагрузок на 1 п.м. внешней стены, снеговая нагрузка с кровли-террасы.  

Описание

Нормативная нагрузка, кг/м

γf

Расчетная нагрузка, кг/м

В углу

0

1,4

0

Через 3 м

600

840

Через 6 м

600

840

 

Рисунок 4 – Распределение линейных нагрузок, собранных с железобетонного перекрытия.

Форма распределения обусловлена произведением нагрузок с площади на ширину грузовой площади: в углу данное значение составляет 0, от 1/4 до 3/4 части грузовой площади — 3 метра.



Рисунок 5 – Распределение линейных нагрузок, собранных с кровли-террасы.

Правила формирования аналогичны как для перекрытия.

После сбора нагрузок производится предварительная оценка достаточности ширины ребра плиты для передачи нагрузки на утеплитель без потери несущей способности. В данном случае, максимальное суммарное значение погонной расчётной нагрузки для внешнего ребра составляет 11,41 т/м, для внутреннего – 16,74 т/м.

Соответственно, ширины внешнего ребра в 750 мм, для решения с облицовочным кирпичом, будет достаточно, чтобы выполнить условия для обеспечения несущей способности. Для внутреннего ребра необходима ширина не менее 600 мм. Проверка несущей способности:

— для ребра под внутренней стеной:

  — для ребра под внешней стеной:

 

Также, согласно техническому заданию на проектирование, имеется нагрузка на тонкостенную часть фундамента в виде распределённой нагрузки 150 кг на площади 0,5х1,0 м или 300 кг/м2. Необходимо проверка на продавливание.

Условие выполнено, проверка на продавливание пройдена.

Разработка конечно-элементной модели

Разработка конечно-элементной модели производится в специализированном программном обеспечении. Габаритные размеры конечно-элементной модели соответствуют объёмно-планировочным решениям: 12х12 м. В первой итерации, для корректной оценки напряжённо-деформированного состояния тонкостенной части и оценки упругого основания, моделирование рёбер рекомендуется оболочечными элементами и эксцентриситетом по оси в соответствии с проектом.

После вычисления коэффициентов постели данные участки рёбер фундамента заменяются на стержневые элементы, по которым вычисляются поперечные силы и изгибающий момент. Рекомендуемый диапазон характерного размера конечного элемента — 10-20 см.


Рисунок 6  — а) КЭ-модель расчётной ситуации для фундамента типа УШП (стены скрыты); б) и в) пример к требованиям по минимальному количеству и расположению скважин (описание геологической ситуации для вычисления коэффициентов постели)

Результаты расчёта и интерпретация

Рисунок 7 — Изополя вертикальных перемещений с учётом штамповой жёсткости, мм. Максимальные ожидаемые вертикальные перемещения ≈10 мм. 

Рисунок 8 — Мозаика изгибающих моментов Mx по направлению локальных осей x, (т·м)/м.

Тонкостенная часть фундамента типа УШП, штамповая нагрузка. Максимальные моменты под центральной частью (нижнее волокно). В углу — правило локальных осей для КЭ

 

Рисунок 9 — Мозаика изгибающих моментов My по направлению локальных осей y, (т·м)/м.

Тонкостенная часть фундамента типа УШП, штамповая нагрузка. Максимальные моменты под внешней стеной, обоснованная в том числе передачей нагрузок с центральной части

 

Рисунок 10  — Мозаика поперечных сил Qx по направлению локальных осей x, т/м.

Тонкостенная часть УШП, штамповая нагрузка. Максимальные поперечные силы под центральной частью

Рисунок 11 — Мозаика поперечных сил Qy по направлению локальных осей y, т/м.

Тонкостенная часть УШП, штамповая нагрузка. Максимальные поперечные силы под внешней стеной

Рисунок 12 — Мозаика требуемого армирования по центральному волокну по направлению локальных осей x, см2/м.

Рекомендуемое фоновое армирование шагом 200 Ø10, А400. Дополнительное армирование, с учётом интерпретации локальных концентраторов и всплесков усилий, стержнями шагом 200 Ø12, А400 на центральном участке под внутренней стеной. Бетон класса В2

Рисунок 13 — Мозаика требуемого армирования по центральному волокну по направлению локальных осей y, см2/м.

Рекомендуемое фоновое армирование шагом 200 Ø10, А400. Бетон класса В20

 

Рисунок 14 — Мозаика крутящего момента My в рёбрах УШП, т·м.

Результаты без учёта жёсткости каркаса. Максимальные изгибающие моменты на стыке внутреннего и внешнего рёбер фундамента.

Рисунок 15  — Мозаика крутящего момента Mx в рёбрах УШП, т·м.

Результаты без учёта жёсткости каркаса. Максимальные изгибающие моменты на стыке внешних рёбер фундамента

Рисунок 16  — Мозаика поперечных сил Qz в рёбрах фундамента типа УШП, т.

Результаты без учёта жёсткости каркаса. Максимальные поперечные силы на стыке внутреннего и внешнего рёбер фундамента

Рисунок 17 — Огибающая мозаика требуемого армирования в рёбрах УШП, для нижней грани, см2.

Бетон класса В20. Для верхней грани армирование эквивалентно.

Рисунок 18  — Огибающая мозаика требуемого поперечного армирования в рёбрах УШП, см2.

Бетон класса В20.

Заключение по произведённому инженерному анализу

Чтобы обеспечить механическую безопасность, нормальную эксплуатацию фундамента типа УШП, выполнение требований по первой и второй группам предельных состояний, предъявляемых нормативно-правовыми актами, необходимо соблюдать условия:

  1. Ожидаемые значения максимальных вертикальных перемещений составляют 1 см, допустимые значения 12 см согласно СП 22.13330.2016. Значения относительных вертикальных перемещений в сравнении с центральной частью не являются существенными и составляют 3 мм разницы при максимальной относительной разнице 0,002. Для данного случая при пролёте 6 м — 12 мм относительной разности.

  2. Ширины рёбер фундамента достаточно для передачи нагрузок на утеплитель.

  3. Принять бетон класса В20, а армирование класса А400 как основное рабочее армирование и А240 как поперечное. 

  4. Армирование тонкостенной части УШП рекомендуется выполнить Ø10, шагом 200 по всей площади. Сетку расположить в нейтральной зоне конструкции, по центру. Произвести дополнительное армирование стержнями Ø12 шагом 200 мм в зоне под центральной стеной, перпендикулярно ей. Длину стержней принять 2 метра. 

  5. Основное рабочее армирование по нижней грани рёбер составляет 4Ø12. Аналогичное условие для верхнего армирования.

Поперечное армирование в рёбрах фундамента выполнить в пределах 0,5 м от зон их пересечений хомутами Ø6 шагом 100 мм, далее шаг 200 мм.

Системы из статьи:

ТН-ФУНДАМЕНТ Плита УШП
Автор статьи:
Евгений Линьков
Руководитель направления «Коттеджное и малоэтажное строительство», ведущий специалист
Количество просмотров 115
Дата обновления:
18 Января 2024
Дата создания:
18 Января 2024
Автор статьи:
Евгений Линьков
Руководитель направления «Коттеджное и малоэтажное строительство», ведущий специалист
Количество просмотров 115
Дата обновления:
18 Января 2024
Дата создания:
18 Января 2024
Комментарии Напишите свое мнение или вопросы по статье, вам ответит ее автор
Евгений Линьков
Руководитель направления «Коттеджное и малоэтажное строительство», ведущий специалист
Комментарии могут оставлять только зарегистрированные пользователи
Валентин Фетисов
Валентин Фетисов
Руководитель проектов, Ведущий технический специалист

Не нашли ответ на свой вопрос? Напишите нам


Валентин Фетисов
Валентин Фетисов
Руководитель проектов, Ведущий технический специалист
Расскажите о вашей организации, должности и том, что именно вас интересует.

* — обязательное поле
Вся информация, предоставленная Вами для проведения технической консультации, является конфиденциальной и не будет передана третьим лицам.
Сообщить об ошибке
Нашли ошибку в описании или хотите задать вопрос? Напишите нам.


Оцените эту статью
Для оценки статьи вам необходимо авторизоваться
Ваша роль на сайте
Cайт будет подстраиваться в зависимости от вашей роли. Изменить выбор можно в любой момент. Выбор роли находится в верхней части страницы, рядом с телефонным номером.
Проектировщик
Проектировщик
Архитекторы промышленных и гражданских объектов
Торговый партнер
Торговый партнер
Компании, реализующие продукцию ТЕХНОНИКОЛЬ
Подрядчик
Подрядчик
Компании, выполняющие подрядные работы
Заказчик
Заказчик
Юридические лица, пользующиеся услугами и материалами ТЕХНОНИКОЛЬ
Частный клиент
Частный клиент
Физические лица, пользующиеся услугами и материалами ТЕХНОНИКОЛЬ
Сотрудник
Сотрудник
Сотрудники Корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ
Другое
Другое
Если ни одна из ролей вам не подходит, выберите этот вариант

Частным клиентам

Горячая линия

8 800 600-05-65

Офисы продаж

Перейти

Проектировщикам

09:00 - 18:00 (по МСК)

Связаться в WhatsApp
Через телефон
Отсканируйте QR код с телефона
Qr-код ТЕХНОНИКОЛЬ в WhatsApp
Через компьютер
Связаться в Telegram
Через телефон
Отсканируйте QR код с телефона
Qr-код ТЕХНОНИКОЛЬ в телеграм
Через компьютер
Заказать бесплатный звонок
Заказать звонок
Специалист дистанционной поддержки перезвонит вам в течение 1-го часа
* — обязательное поле
Специалист дистанционной поддержки позвонит вам на номер в течение 1-го часа

Изменить номер