Мы используем файлы cookies, чтобы стать для вас лучше. Подробнее…

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.

Хорошо
Язык:

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

Согласен(на)
Интернет-магазин
Горячая линия 8 800 600-05-65
Для проектировщиков 8 800 350-99-85
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 1711
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
Автор статьи:
Евгений Линьков
Руководитель направления «Коттеджное и малоэтажное строительство», ведущий специалист
Количество просмотров 1711
Дата обновления:
18 Января 2024
Дата создания:
18 Января 2024
Нужны изоляционные <br> материалы из статьи?
Нужны изоляционные
материалы из статьи?
Приобрести продукцию ТЕХНОНИКОЛЬ можно в интернет магазине
Вы проектировщик <br> и Вам нужна консультация?
Вы проектировщик
и Вам нужна консультация?
Обратитесь к персональному
техническому специалисту
Андрей Титов
Андрей Титов
Руководитель инженерно-технического центра

Не нашли ответ на свой вопрос? Напишите нам


Андрей Титов
Андрей Титов
Руководитель инженерно-технического центра
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

Горячая линия

8 800 600-05-65

Проектировщикам

8 800 350-99-85

Часы работы: 09:00 - 18:00 (по МСК)

Связаться в WhatsApp
С помощью QR кода
Отсканируйте QR код с телефона
Qr-код ТЕХНОНИКОЛЬ в WhatsApp
Или перейдите по ссылке
Должно быть установлено приложение
Связаться в Telegram
С помощью QR кода
Отсканируйте QR код с телефона
Qr-код ТЕХНОНИКОЛЬ в телеграм
Или перейдите по ссылке
Должно быть установлено приложение
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