Istnieją tylko dwa rodzaje fundamentów, które nadają się do budowy prawie każdego budynku: pal i płyta. Umożliwiają wznoszenie budynków na gruntach o słabych właściwościach przy minimalnych kosztach. Na fundament warto wybrać płytę monolityczną z wielu powodów, jednak aby była mocna i niezawodna, należy ją odpowiednio wyliczyć.

Zalety projektu obejmują:

• budowa na glebach o słabych właściwościach;
• możliwość konstruowania dużych obiektów;
• możliwość samodzielnego napełniania;
• wysoka nośność;
• zapobieganie lokalnym deformacjom;
• odporność na siły falujące mrozu.

Do słabych stron tego typu fundamentów należą:

• nieodpowiednie do stosowania na terenach pochyłych;
• wysokie zużycie betonu i zbrojenia;
• W porównaniu do gotowych elementów fundamentowych montaż płyty monolitycznej wymaga dodatkowego czasu, aby beton nabrał wytrzymałości;
• złożone obliczenia.

Badanie cech gleby

Przed rozpoczęciem obliczania dowolnego rodzaju fundamentu określa się charakterystykę fundamentu pod nim. Do głównych i najważniejszych punktów należą:

• nasycenie wodą;
• nośność.

Przy budowie dużych obiektów przed rozpoczęciem opracowywania dokumentacji projektowej przeprowadzane są pełnoprawne badania geologiczne, które obejmują:

• wiercenie studni;
• badania laboratoryjne;
• opracowanie raportu dotyczącego charakterystyki fundamentu.

W raporcie znajdują się wszystkie wartości uzyskane podczas pierwszych dwóch kroków. Pełen zakres badań geologicznych jest kosztowny. Projektując dom prywatny, najczęściej nie jest to konieczne. Badania gleby przeprowadza się dwiema metodami:

• doły;
• studnie.

Cięcie pestek odbywa się ręcznie. Aby to zrobić, wykop łopatą dół na głębokość 50 cm poniżej oczekiwanego poziomu podstawy fundamentu. Glebę bada się przekrojowo, określa się w przybliżeniu rodzaj warstwy nośnej i obecność w niej wody. Jeżeli gleba jest zbyt nasycona wodą, zaleca się zastosowanie podpór palowych do budynku.

Druga opcja badania właściwości fundamentu domu odbywa się za pomocą wiertarki ręcznej. Analizę przeprowadza się na kawałkach gleby znajdujących się na ostrzach.

Ważny! Podczas przeprowadzania wydarzeń należy wybrać kilka punktów do przestudiowania. Powinny być zlokalizowane pod placem budowy. Umożliwi to najdokładniejsze zbadanie rodzaju gleby.

Decydując się na podstawę, określa się dla niej optymalny nacisk właściwy na podłoże. Wartość będzie wymagana w dalszych obliczeniach, których przykład przedstawiono poniżej. Wartość przyjmuje się zgodnie z tabelą.

*W przypadku tego rodzaju gruntu fundamentowego opcja listwowa może być bardziej ekonomiczna, dlatego należy obliczyć kosztorys dla dwóch rodzajów fundamentów i wybrać ten, który będzie tańszy.

Obliczanie grubości płyty

Dla różnych obciążeń współczynnik jest inny i waha się od 1,05-1,4. Dokładne wartości podano również w tabeli. W przypadku fundamentu betonowego wykorzystującego technologię monolityczną przyjmuje się współczynnik 1,3.

Ważny! Jeżeli nachylenie dachu jest większe niż 60 stopni, obciążenie śniegiem nie jest uwzględniane w obliczeniach, ponieważ przy tak stromym nachyleniu śnieg nie gromadzi się na nim.

Całkowitą powierzchnię wszystkich konstrukcji mnoży się przez masę podaną w tabeli i współczynnik, po czym po dodaniu otrzymuje się całkowitą masę domu bez uwzględnienia fundamentów.

Podstawowy wzór do obliczeń jest następujący:

gdzie P1 to obciążenie właściwe gruntu bez uwzględnienia fundamentu, M1 to całkowite obciążenie domu uzyskane podczas zbierania obciążeń, S to powierzchnia płyty betonowej.

gdzie P jest tabelaryczną wartością nośności gruntu.

gdzie M2 to wymagana masa fundamentu (nie da się zbudować fundamentu większego od tej masy), S to powierzchnia płyty betonowej.

Następująca formuła:

t = (M2/2500)/S,

gdzie t to grubość wylewu betonu, a 2500 kg/m 3 to gęstość jednego metra sześciennego fundamentu żelbetowego.

Następnie grubość zaokrągla się do najbliższej większej i mniejszej wielokrotności 5 cm. Następnie sprawdza się, czy różnica pomiędzy obliczonym i optymalnym naciskiem na podłoże nie powinna przekraczać 25% w żadnym kierunku.

Rada! Jeżeli obliczenia wykażą, że grubość warstwy betonu przekracza 350 mm, zaleca się rozważenie takich typów konstrukcji, jak fundament listwowy, słupowy lub płyta z usztywnieniami.

Oprócz grubości należy wybrać odpowiednią średnicę zbrojenia, a także obliczyć ilość zbrojenia dla betonu.

Ważny! Jeśli w wyniku obliczeń otrzymasz grubość płyty większą niż 35 cm, oznacza to, że fundament płyty jest zbędny w danych warunkach, musisz obliczyć fundamenty z pasków i pali, być może będą tańsze. Jeżeli grubość jest mniejsza niż 15 cm, wówczas budynek jest zbyt ciężki dla danego gruntu i potrzebne są dokładne obliczenia i badania geologiczne.

Przykład obliczeń

Przykład przedstawia następujące dane wejściowe:

• dom parterowy z poddaszem o wymiarach w rzucie 8 m na 10 m;
• ściany wykonane są z cegły silikatowej o grubości 380 mm, łączna powierzchnia ścian (4 ściany zewnętrzne o wysokości 4,5 m) wynosi 162 m²;
• powierzchnia wewnętrznych przegród gipsowo-kartonowych wynosi 100 m²;
• dach metalowy (zakreskowany, nachylenie 30ᵒ), powierzchnia wynosi 8 m * 10 m/cosα (kąt nachylenia dachu) = 8 m * 10 m/0,87 = 91 m² (potrzebne również do obliczenia obciążenia śniegiem);
• rodzaj gleby - ił, nośność = 0,32 kg/cm² (dane z badań geologicznych);
• podłogi drewniane o łącznej powierzchni 160 m2 (potrzebne również przy obliczaniu ładowności).

Zbiór obciążeń fundamentowych odbywa się w formie tabelarycznej:

Uwzględnia się powierzchnię płyty dla budynku, szerokość płyty jest o 10 cm większa niż szerokość domu S = 810 cm * 1010 cm = 818100 cm² = 81,81 m2.

Specyficzne obciążenie podłoża z domu = 210696 kg/818100 cm2 = 0,26 kg/cm2.

Δ = 0,32 - 0,26 = 0,06 kg/cm2.

M = Δ*S = 0,06 kg/cm 2 * 818100 cm 2 = 49086 kg.

t = (49086 kg/2500 m3)/81,81 m2 = 0,24 m = 24 cm.

Grubość płyty może wynosić 20 cm lub 25 cm.

Sprawdzamy dla 20 cm:

1. 0,2 m * 81,81 m 2 = 16,36 m 3 - objętość płyty;
2. 16,36 m 3 * 2500 kg/m 3 = 40905 kg - masa płyty;
3. 251601 kg/ 818100 cm2 = 0,31 kg/cm² - rzeczywisty nacisk na podłoże jest mniejszy od optymalnego o nie więcej niż 25%;
4. (0,32-0,31)*100%/0,32 = 3% < 25%(максимальная разница).

Nie ma sensu sprawdzać fundamentu o większej grubości, gdyż rozmiar wymagający mniejszego zużycia betonu i zbrojenia spełnił wymagania. To kończy przykład obliczenia grubości. Przyjmujemy płytę o grubości 20 cm. Kolejnym krokiem będzie obliczenie zbrojenia i jego ilości.

Zbrojenie konstrukcji płyty dobierane jest w zależności od grubości. Jeżeli grubość płyty betonowej wynosi 150 cm lub mniej, układa się jedną siatkę zbrojeniową. Jeżeli grubość betonu przekracza 150 mm, konieczne jest ułożenie zbrojenia w dwóch warstwach (dolna i górna). Średnica prętów roboczych wynosi 12-16 mm (najczęściej 14 mm). Pręty zbrojeniowe o wymiarach przekroju poprzecznego 8-10 mm montuje się w formie zacisków pionowych.

Nie bez powodu płytę należy również obliczyć pod kątem obciążeń zginających, ale obliczenia te są skomplikowane i wykonują je profesjonaliści przy użyciu specjalnego oprogramowania. Aby dokładnie zrozumieć, jaka średnica zbrojenia i jego rozstaw są potrzebne w Twoim przypadku, musisz przeprowadzić dokładne obliczenia lub ułożyć zbrojenie z odpowiednio dużym marginesem bezpieczeństwa i minimalnym rozstawem, co znacznie przepłaca.

Obliczanie zbrojenia

Obliczenie ilości zbrojenia płyty obliczonej powyżej:

1. płyta o grubości 20 cm - dwie siatki robocze;
2. średnica pręta - 12 mm, podziałka - 150 mm;
3. pręty układa się tak, aby zapewnić warstwę ochronną betonu z każdej strony 0,02-0,03 m. Długość prętów w przykładzie = 8,1 m - 0,02 * 2 = 8,06 m i 10,06 m;
4. ilość prętów w jednym kierunku = (8,1 m (długość boku)/0,15 m (stopień) + 1) *2 (dwie warstwy) = 110 szt.;
5. liczba prętów w innym kierunku = (10,1 m (długość boku)/0,15 m (stopień) + 1) * 2 (dwie warstwy) = 136 szt.;
6. całkowita długość prętów = 110*8,06 + 136*10,06 = 886,6 m + 1368,16 = 2254,76 m;
7. całkowity ciężar zbrojenia 2254,76 m * 0,888 kg/m = 2002,2 kg.

Przy zakupie należy zapewnić rezerwę w wysokości 3-5%, aby uniknąć konieczności zakupu dodatkowego materiału. Będziesz także musiał obliczyć objętość betonu. W rozpatrywanym przypadku wynosi ona: 8,1m*10,1m*0,2m = 16,36 m³. Wartość ta będzie wymagana przy zamawianiu mieszanki betonowej.

Uproszczone obliczenie grubości płyty fundamentowej i ilości materiałów na nią to proste zadanie, które nie wymaga dużo czasu. Ale ukończenie tego etapu zapewni niezawodność bez marnowania materiałów, co pozwoli zaoszczędzić nerwy i pieniądze przyszłego właściciela domu.

Ważny! Ten artykuł ma wyłącznie charakter informacyjny. Aby dokładnie obliczyć fundament, konieczne jest badanie geologiczne. Powierz obliczenia tylko profesjonalistom.

Rada! Jeśli potrzebujesz wykonawców, istnieje bardzo wygodna usługa ich wyboru. Wystarczy, że w poniższym formularzu prześlesz szczegółowy opis prac, które należy wykonać, a otrzymasz mailem propozycje wraz z cenami od ekip budowlanych i firm. Można zobaczyć recenzje o każdym z nich oraz zdjęcia z przykładowymi pracami. To BEZPŁATNE i niezobowiązujące.

Proszę o informację na jakiej podstawie wyznaczane są sztywności dla 51 FE?

Po co się tak męczyć - trzeba raz wypełnić tabelę w przekroju, ustawić przybliżone wymiary witryny, studni i zapisać plik przekroju, a kiedy utworzysz schemat obliczeniowy w scsd, wybierz witrynę stworzyłeś.
A krok nr 2 budzi wątpliwości - początkowo współczynniki podłoża sprężystego można przypisać „z buldożera” i wszystkie elementy płyty są takie same, dlatego potrzebny jest CROSS, aby je obliczyć w kilku iteracjach

Na pytanie o sztywność nie potrafię udzielić jednoznacznej odpowiedzi. Jest to wzięte z obliczeń wielu osób jako najlepsze rozwiązanie. Opcje takie jak mocne uszczypnięcie go w dwóch, trzech punktach lub pozostawienie płyty w ogóle bez podparcia również mają prawo do życia. W pierwszym przypadku możemy otrzymać piki zbrojenia w miejscach ucisku, w drugim przypadku duże osiadania lub błędy w obliczeniach. Wszystkie te opcje są ze sobą porównywalne.

Anonimowa odpowiedź na anonimowy komentarz. To samo opisałem ogólnie. Tak, cierpiałem, dopóki nie zrozumiałem subtelności, więc podzieliłem się swoim doświadczeniem. Dlaczego krok 2 jest wątpliwy? Jeśli ponieważ „pierwotnie. współczynnik można przypisać z spychacza. „, to chciałbym zauważyć, że istnieje wiele metod przykładania obciążenia do płyty fundamentowej. Metoda rozłożonego obciążenia na płycie, którą opisałem w drugim kroku, była popularna przed pojawieniem się CAD i nadal ma fanów. Dlatego zawsze warto analizować wyniki obliczeń za jego pomocą. Często jego wyniki nie różnią się od wyników nieskończonych iteracji, opisanych również w kroku drugim.

dla 51 elementów sztywność przypisuje się od współosiowej łoża elementu 0,7C1 x A^2
Współczynnik łóżka C1
I obszar elementu

Dzięki za informację.

Na temat sztywności 51 ES patrz „Modele obliczeniowe konstrukcji i możliwości ich analizy” A.V. Perelmuter V.I. Slivker 2011 s. 449-450

Obliczanie płyty fundamentowej w SCAD. Obliczanie płyty fundamentowej. Obliczenia w KRZYŻU. Obliczenia w SCAD

6.5.7. Obliczanie konstrukcji na podłożu sprężystym za pomocą tabel (Część 1)

W książce podano pełne obliczenia belek i płyt na podłożu sprężystym zgodnie z hipotezą sprężystej półprzestrzeni lub warstwy ściśliwej według tabel gotowych obliczonych wartości. Podano tutaj jedynie podstawowe informacje na temat klasyfikacji belek i płyt w celu wybrania niezbędnych tabel, a także tabel dla najważniejszych przypadków obliczeniowych.

Obliczanie belek (pasków) w zagadnieniu płaszczyznowym. W tabelach podane są ciśnienia reakcji, siły poprzeczne i momenty zginające dla taśm przyjętych jako absolutnie sztywne, dla pasów o skończonej długości i sztywności, nieskończonej i półnieskończonej. Podano przypadki obciążenia równomiernego i obciążenia w postaci siły skupionej lub momentu przyłożonego w dowolnym przekroju.

Pasek uważa się za całkowicie sztywny, jeśli jego elastyczność jest taka T(wielkość bezwymiarowa) spełnia nierówność

Gdzie mi oraz ν - moduł odkształcenia i współczynnik Poissona gruntu, mi oraz ν - moduł sprężystości i współczynnik Poissona materiału paska, I- moment bezwładności odcinka taśmy, l- połowa długości paska, H- wysokość, B' - szerokość równa 1 m.

Drugie przybliżenie dla T we wzorze (6.131) odnosi się do pasów o przekroju prostokątnym. Tabela 6.8 służy do obliczenia sztywnych pasów dla najważniejszego przypadku obciążenia siłą skupioną przyłożoną w dowolnym odcinku pasa.

Tabela ma dwa wejścia: przez α, zredukowane do połowy długości paska l- odcięta punktów przyłożenia obciążenia i zgodnie z ξ, zredukowana do l- odcięte przekrojów, dla których ustalana jest obliczona wartość. Punktem odniesienia jest środek pasa i przyjmuje się, że dla odcinków położonych na prawo od środka pasa wartości ξ są dodatnie, a te po lewej stronie ujemne. Wartości α i ξ zaokrągla się do pierwszego miejsca po przecinku.

Tabela pokazuje współrzędne wielkości bezwymiarowych, które pozwalają określić prawdziwe wartości ciśnień reaktywnych R, siły ścinające Q i momenty zginające M używając równości:

(co oznacza, że ​​siła R wyraża się w kN, a długość połówkowa w m).

W tabelach wartości po lewej stronie siły są oznaczone gwiazdką. R. Po prawej stronie znajdują się wartości. Jeśli w lewej połowie pasma w tabeli zostanie przyłożona siła, wszystkie wartości zmienią znak.

Przyjmuje się, że paski mają skończoną długość i sztywność, jeśli ich wskaźnik elastyczności spełnia nierówność

(szczegółowe tabele dla tego przypadku znajdują się w książce).

Wreszcie długie paski, kiedy T> 10, przy obliczaniu przyjmuje się je w przybliżeniu jako nieskończenie długie lub półnieskończone. Pasek uważa się za nieskończony, gdy siła R stosowane na odległość l, od lewego końca pasa i w pewnej odległości r od prawego końca spełniając nierówności:

Gdzie L- charakterystyka sprężysta belki, m:

Jeśli nierówność (6.134) obowiązuje tylko dla lub tylko dla r, pasek nazywa się półnieskończonym. W tabeli Tabela 6.9 pokazuje wartości wielkości bezwymiarowych dla nieskończonego paska i tabeli. 6.10 - dla pół-nieskończoności. Zasady korzystania z tych tabel są takie same jak w przypadku tabeli. 6.8, z tą tylko różnicą, że we wzorach (6.132) podaje się ilość l należy zastąpić wartością L .

Jeżeli taśma jest obciążona pewną liczbą sił skupionych, wówczas wykresy dla każdej siły wyznacza się oddzielnie, a następnie sumuje.

W książce zawarto także tabele dla przypadku obciążenia momentem zginającym M .

Obliczanie belek w warunkach zadania przestrzennego. W tym przypadku metoda obliczeń zależy również od wskaźnika elastyczności belki

Gdzie A I B- połowa długości i połowa szerokości belki.

Belkę przyjmuje się jako sztywną, jeśli wskaźnik elastyczności T≤ 0,5. Belkę uważa się za długą, jeśli

Gdzie L wyznaczana jest przez równość (6.135),

i warunki są spełnione:

» 0,15 ≤ β ≤ 0,3 λ > 2

Pozostałe belki są obliczane jako krótkie, tj. o skończonej długości i sztywności.

Belki sztywne oblicza się poprzez zastąpienie rzeczywistego obciążenia belki równoważnym w postaci całkowitego obciążenia pionowego R i chwila M, nałożony na środek belki.

Obliczanie płyty na podłożu sprężystym
6.5.7. Obliczanie konstrukcji na fundamencie sprężystym za pomocą tabel (Część 1) Pełne obliczenia belek i płyt na fundamencie sprężystym zgodnie z hipotezą sprężystej półprzestrzeni lub warstwy ściśliwej za pomocą tabel gotowych obliczonych wartości podano w książka. Podano tutaj jedynie podstawowe informacje na temat klasyfikacji belek i płyt w celu wybrania niezbędnych tabel, a także tabel dla najważniejszych przypadków obliczeniowych.

Obliczanie belek i płyt na podłożu sprężystym przekraczającym granicę sprężystości (podręcznik dla projektantów). Sinitsyn A.P. 1974

W książce omówiono przybliżone metody obliczania belek i płyt umiejscowionych na fundamencie sprężystym, poza granicą sprężystości. W skrócie omówiono podstawowe zasady teorii równowagi granicznej oraz rozważono problem określenia maksymalnej nośności belki na podłożu sprężystym przy różnych obciążeniach. Pokazano określenie maksymalnego obciążenia ram i rusztów z uwzględnieniem wpływu podłoża sprężystego. Podano rozwiązanie problemów dotyczących belki sprężonej. Uwzględniono wpływ podłoża dwuwarstwowego. Rozwiązano problemy związane z płytami osadzonymi na podłożu sprężystym przy obciążeniu skupionym w środku, na krawędzi i w narożu płyty. Obliczenia wykonano dla płyty sprężonej i trójwarstwowej. Na zakończenie pracy przedstawiono dane eksperymentalne dotyczące belek i płyt oraz dokonano porównania z wynikami teoretycznymi. Książka przeznaczona jest dla inżynierów projektantów i może być przydatna dla studentów ostatnich lat uczelni budowlanych.

Przedmowa do pierwszego wydania
Przedmowa do drugiego wydania
Wstęp

Rozdział 1. Ogólne zasady obliczeń
1.1. Warunki przejścia belek na podłożu sprężystym poza granicę sprężystości
1.2. Równowaga graniczna elementów zginanych
1.3. Sprawa ogólna
1.4. Tworzenie plastikowych obszarów u podstawy
1,5. Warunki tworzenia fundamentów o najmniejszej wadze

Rozdział 2. Belka na sprężystej półprzestrzeni
2.1. Największe obciążenie występuje w fazie sprężystej
2.2. Rozkład reakcji poza granicą sprężystości
2.3. Maksymalna wartość obciążenia
2.4. Dwie skoncentrowane siły
2.5. Trzy skoncentrowane siły
2.6. Równomiernie rozłożone obciążenie
2.7. Belka o zmiennym przekroju
2.8. Grill wykonany z dwóch belek poprzecznych
2.9. Belka trójwarstwowa
2.10. Skoncentrowana siła przyłożona asymetrycznie
2.11. Skoncentrowana siła na krawędzi belki
2.12. Belka sprężona
2.13. Wstępnie naprężona belka pierścieniowa
2.14. Nieskończenie długa wiązka
2.15. Prosta rama
2.16. Złożona rama

Rozdział 3. Belka na podłożu dwuwarstwowym
3.1. Największe obciążenie występuje w fazie sprężystej
3.2. Wyznaczanie obciążenia granicznego
3.3. Zastosowanie diagramów grupowych
3.4. Belka sprężona na warstwie o skończonej grubości
3.5. Grille na elastycznej warstwie

Rozdział 4. Belka na warstwie o zmiennej sztywności
4.1. Tworzenie równań różniczkowych
4.2. Biorąc pod uwagę wpływ własnej wagi
4.3. Wybór schematu projektowania stanu granicznego
4.4. Przykład określenia siły ostatecznej
4,5. Obliczanie warstwowej kratownicy podłogowej
4.6. Obliczanie ramy warstwowej
4.7. Belki na fundamencie nieliniowym
4.8. Przykład obliczenia belki na fundamencie nieliniowym
4.9. Regulacja reakcji zasadowych
4.10. Wyznaczanie optymalnej sztywności belki

Rozdział 5. Obliczanie płyt
5.1. Przybliżone rozwiązanie dla nieskończonej płyty
5.2. Nieskończenie sztywna płyta kwadratowa
5.3. Załaduj w narożniku płyty
5.4. Płyta kwadratowa na podłożu dwuwarstwowym
5.5. Płyta sprężona
5.6. Wpływ odkształceń lokalnych i ogólnych płyty poza granicę sprężystości
5.7. Płyta trójwarstwowa
5.8. Obciążenie na krawędzi płyty
5.9. Płyty prefabrykowane

Rozdział 6. Zastosowanie komputerów do wyznaczania stanu granicznego fundamentu
6.1. Metoda elementów skończonych
6.2. Obciążenie graniczne wysokiej belki fundamentowej
6.3. Definiowanie obszarów plastikowych u podstawy
6.4. Wysoka belka fundamentowa na podstawie elastyczno-plastikowej
6,5. Obciążenie graniczne belki, określone na podstawie stanu tworzenia się obszarów plastycznych w podstawie
6.6. Korzystanie z elementów skończonych belek
6.7. Obliczanie przemieszczeń i obciążeń granicznych

Rozdział 7. Ograniczenie osiadań wielokondygnacyjnych budynków szkieletowych
7.1. Podstawowe postanowienia projektowe
7.2. Sposób rozwiązywania zadania i układania równań ogólnych
7.3. Funkcje obliczeniowe w zależności od projektu fundamentu (płyty pełne, fundamenty listwowe, pojedyncze filary)
7.4. Przykłady obliczeń

Rozdział 8. Wyniki badań
8.1. Ramy, ruszty i płyty
8.2. Porównanie danych teoretycznych i eksperymentalnych
8.3. Moduł odkształcenia podstawy
Bibliografia

Belki i płyty na fundamencie sprężystym służą głównie jako modele projektowe fundamentów, które są głównymi elementami zapewniającymi ogólną wytrzymałość i niezawodność konstrukcji.

Z reguły obliczenia fundamentu podlegają podwyższonym wymaganiom dotyczącym jego stanu podczas eksploatacji konstrukcji. Niewielkie odchylenia od ustalonych wartości w obszarze odkształceń lub naprężeń, które często występują w innych elementach konstrukcyjnych, są całkowicie nie do przyjęcia dla fundamentu.

To zasadniczo prawidłowe stanowisko prowadzi czasami do tego, że fundamenty projektuje się z nadmiernym marginesem bezpieczeństwa i okazują się nieekonomiczne.

Aby ocenić wartość nośności fundamentu, konieczne jest zbadanie rozkładu sił w takich konstrukcjach poza granicą sprężystości; tylko wtedy możliwe będzie prawidłowe ustalenie najbardziej racjonalnych wymiarów, które zapewniają niezbędną niezawodność konstrukcji przy jego minimalnym koszcie.

Trudność problemu obliczania belek na podłożu sprężystym poza granicą sprężystości polega na tym, że nie można bezpośrednio, bez specjalnych technik, zastosować ogólnej metody obliczania konstrukcji przy użyciu równowagi granicznej.

Metoda równowagi granicznej, stworzona w wyniku prac naszych krajowych naukowców, profesorów V.M. Keldysha, N.S. Streletsky, A.A. Gvozdeva, V.V. Sokołowski, N.I. Bezukhova, A.A. Chirasa, A.R. Rzhanitsyn, A.M. Owieczkin i wielu innych zyskało powszechne uznanie i jest szeroko stosowane w praktyce. W literaturze zagranicznej metoda ta jest również stosowana i podkreślana w pracach B.G. Nila, F.G. Hoxha, R. Hill, M.R. Horn, F. Bleich, V. Prager, I. Guyon i inni, niektóre z tych dzieł zostały przetłumaczone na język rosyjski.

Biblioteka: książki o architekturze i budownictwie
Biblioteka architektoniczno-budowlana Totalarch. Książka: Obliczanie belek i płyt na podłożu sprężystym przekraczającym granicę sprężystości (podręcznik dla projektantów). Sinitsyn A.P. Strojizdat. Moskwa. 1974. W książce omówiono przybliżone metody obliczania belek i płyt umiejscowionych na fundamencie sprężystym, poza granicą sprężystości. Pokrótce przedstawiono podstawowe zasady teorii równowagi granicznej,

5.11.1 Do obliczeń fundamentów płytowych na fundamencie sprężystym zaleca się stosowanie następujących modeli obliczeniowych:

a) metoda lokalnych odkształceń sprężystych,

b) metoda liniowo odkształcalnej półprzestrzeni,

c) metoda warstwy sprężystej na podłożu nieściśliwym lub ze zmiennym modułem odkształcenia gruntu na głębokości.

Metodę a) należy z reguły stosować w przypadku fundamentów słabych, o małej wytrzymałości, b) i c) - w przypadku fundamentów nisko i średniościśliwych przy obliczaniu konstrukcji podatnych: belek, listew (w tym krzyżowych) i płyt masywnych.

5.11.2 Fundamenty na fundamencie sprężystym należy obliczać biorąc pod uwagę ich elastyczność. Belki
i taśmy, z podaniem proporcji ich długości i szerokości l/B 1, są uważane za absolutnie sztywne w kierunku poprzecznym i przy 7 £ l/B 20 funtów i T 1 zł - w kierunku wzdłużnym. Wskaźnik elastyczności belek (pasków), biorąc pod uwagę sztywność belki i podstawy, określa się wzorem (5.69), dla płyt w kształcie koła - wzorem (5.70), wielokątem, o l/B

Gdzie mi n oznaczają odpowiednio moduł odkształcenia MPa i współczynnik Poissona gruntu,

mi 1, n 1 - moduł sprężystości, MPa i współczynnik Poissona materiału podłoża,

I- moment bezwładności przekroju fundamentu, m 4,

l I H- długość i wysokość fundamentu, m,

R- promień płyty, m.

5.11.3 Obliczenia fundamentów na podłożu sprężystym przeprowadza się w zależności od modelu fundamentu zgodnie z 5.11.1 i jego warunków pracy metodami numerycznymi przy użyciu odpowiednich programów, przy użyciu komputera PC lub praktycznymi metodami obliczeniowymi przy użyciu odpowiednich tabel.

Obliczenia fundamentów płytowych obciążonych różnymi obciążeniami (rysunek 5.13) przy użyciu tabel przeprowadza się według wskaźnika elastyczności a:

gdzie n jest współczynnikiem odkształceń poprzecznych gruntu,

mi- moduł odkształcenia gruntu, MPa,

L I B- długość i szerokość belki, m,

W- sztywność belki, MPa∙m 4.

Kiedy belka jest obciążona kilkoma siłami, całkowite siły oblicza się, dodając ich rzędne o tej samej nazwie. Obliczenia fundamentu płytowego na fundamencie sprężystym podano w przykładzie D.7 w dodatku D.

Rysunek 5.13 - Schematy obciążania belek różnymi obciążeniami:

a) równomiernie rozłożone,

b) skoncentrowany,

Zasady obliczania fundamentów płytowych na fundamencie sprężystym
Zasady obliczania fundamentów płytowych na fundamencie sprężystym 5.11.1 Do obliczania fundamentów płytowych na fundamencie sprężystym zaleca się stosowanie następujących modeli obliczeniowych: a) metoda lokalna

Celem jest zapoznanie się z metodologią tworzenia schematów projektowych konstrukcji płaskich w pakiecie oprogramowania SCAD poprzez wygenerowanie diagramu z wykorzystaniem prototypów parametrycznych płyt na podłożu sprężystym.

2. Podstawy teoretyczne

Przy obliczaniu konstrukcji na fundamencie sprężystym pojawiają się problemy związane z właściwościami rozkładowymi fundamentu, które w najprostszym przypadku fundamentu Winklera (model klawiatury) są pomijane. Większość gruntów rzeczywistych ma zdolność rozdzielczą, gdy w przeciwieństwie do schematu projektowego Winklera w prace zaangażowane są nie tylko bezpośrednio obciążone części fundamentu. W związku z tym, aby uwzględnić zdolność rozdzielczą fundamentu, należy po pierwsze zastosować fundamenty inne niż model Winklera, a po drugie wprowadzić do schematu obliczeniowego te części fundamentu, które znajdują się poza konstrukcją fundamentu.

Rozliczenie części podstawy znajdującej się za obszarem W zajmowanym przez samą konstrukcję w SCAD-ie może odbywać się za pomocą „nieskończonych” elementów skończonych, takich jak klin czy pas. Elementy te umożliwiają modelowanie całego otoczenia obszaru W, jeśli jest ono wypukłe i wielokątne (rysunek 6.1).

Wielokątność obszaru jest prawie zawsze zapewniona z różnym stopniem dokładności. Jeżeli obszar W nie jest wypukły lub nie jest po prostu połączony, to należy go uzupełnić o obszar wypukły elementami skończonymi o ograniczonych rozmiarach. W tym przypadku w uzupełnionych częściach przyjmuje się, że grubość płyty wynosi zero.

Rysunek 6.1 – Położenie skończonych elementów konturu, takich jak klin i listwa: 1 – płyta; 2 – dodanie obszaru W do wypukłego; 3 – element listwowy; 4 – element klinowy

System obliczeniowy SCAD udostępnia użytkownikom procedury obliczania budynków i budowli mających kontakt z fundamentami. Procedury te polegają na obliczeniu ogólnych cech fundamentów naturalnych lub sztucznych. Zazwyczaj projektanci napotykają pewne trudności przy przypisywaniu tych cech, szczególnie w przypadku heterogenicznych podstaw warstwowych, ponieważ Uzyskanie odpowiednich danych eksperymentalnych wymaga specjalnych badań w pełnej skali, a zgromadzone dane tabelaryczne nie zawsze są adekwatne do rzeczywistych warunków projektowych.

3. Sprzęt i materiały

Zajęcia komputerowe dla 25 miejsc. Pakiet oprogramowania SCAD. Dokumentacja regulacyjna i techniczna w budownictwie.

4. Instrukcje bezpieczeństwa

Do prac laboratoryjnych mogą przystąpić wyłącznie studenci, którzy przeszli pouczenie dotyczące bezpieczeństwa.

Odległość od miejsca pracy do monitora musi wynosić co najmniej 1 m. Nie dotykaj ekranu monitora rękami ani nie przesuwaj jednostki systemowej w stanie roboczym.

5. Metodologia i porządek pracy

Tworzyć Nowy projekt.

Wybierać Typ schematu.

Formularz Schemat - siatka prostokątna o zmiennym (rysunki 6.3 – 6.4) lub stałym skoku (rysunek 6.5), usytuowana w płaszczyźnie XoY lub XoZ. Parametry siatki przypisywane są w oknie dialogowym pokazanym na rysunku 6.2.

Rysunek 6.2 – Okno dialogowe

Rodzaj diagramu i jego położenie w przestrzeni przypisuje się za pomocą przycisków znajdujących się w górnej części okna. Jeżeli wybierzesz właściwy typ obwodu, elementom końcowym automatycznie zostanie przypisany typ i nie będziesz musiał go zmieniać podczas pracy z obwodem. Domyślnie płytom przypisany jest typ 11.

Rysunek 6.3 – Schemat płyty z różnymi odstępami siatki wzdłuż osi X i Y

Rysunek 6.4 – Schemat płyty ze zmiennym rozstawem siatki wzdłuż osi X i Y

Rysunek 6.5 – Płyta prostokątna ze stałym rozstawem siatki elementów skończonych

Przypisując różne rozstawy siatek należy pamiętać, że rozwiązanie najwyższej jakości uzyskamy, gdy współczynnik kształtu czterowęzłowych elementów skończonych będzie bliski 1. Nie zaleca się wyznaczania współczynnika większego niż 1/5. Ideałem w tym sensie jest kwadrat.

Wprowadź ładunki.

Określenie rodzaju, kierunku i wartości obciążeń następuje w oknie dialogowym (rysunek 6.6), które otwiera się po kliknięciu przycisku Obciążenia płytowe na pasku narzędzi Pliki do pobrania. W oknie należy ustawić układ współrzędnych, w jakim podawane jest obciążenie (ogólny lub lokalny), rodzaj obciążenia (skoncentrowane, rozłożone, trapezowe), wpisać wartość obciążenia i jego powiązanie (dla obciążeń rozłożonych i trapezowych, powiązanie nie jest określone). W oknie dialogowym wyświetlana jest ikona pokazująca dodatni kierunek obciążenia.

Rysunek 6.6 – Okno dialogowe Określanie obciążeń elementów płytowych

Po naciśnięciu przycisku OK w oknie dialogowym można przystąpić do przypisywania obciążeń do elementów obwodu. Przed przystąpieniem do wprowadzania ładunków warto włączyć odpowiedni filtr wyświetlania.

Po wprowadzeniu obciążeń skupionych program kontroluje wiązanie obciążeń w granicach elementu. Jeżeli obciążenie nie spadnie na element, wyświetli się komunikat, a na schemacie zostaną zaznaczone elementy, w których popełniono błąd wiązania.

Obciążenie elementów płytowych można określić i rozłożyć wzdłuż linii łączącej dwa określone przez użytkownika węzły elementu. Aby ustawić to obciążenie należy:

– w oknie dialogowym przypisz rodzaj obciążenia (równomiernie rozłożone lub trapezowe) i aktywuj odpowiedni przycisk Wzdłuż linii;

– ustawić kierunek i wprowadzić wartość obciążenia;

- naciśnij przycisk OK w oknie dialogowym;

– wybrać elementy na diagramie, do których węzłów dołączone jest obciążenie;

- naciśnij przycisk OK W rozdziale Pliki do pobrania;

– w oknie dialogowym (rysunek 6.7) przypisać węzły, do których mocowane jest obciążenie (węzły są zakreślone na schemacie zielonymi i żółtymi pierścieniami odpowiednio dla pierwszego i drugiego węzła kotwiącego);

– nacisnąć przycisk lub .

Rysunek 6.7 – Okno dialogowe Przypisanie węzłów wiążących obciążenie wzdłuż linii

Podczas używania przycisku Przypisz tylko do wybranego elementu obciążenie zostanie przypisane do jednego elementu (w oknie wskazany jest jego numer). Po przypisaniu znacznik wyboru dla tego elementu zgaśnie, a sterowanie przejdzie do kolejnego w kolejności elementu.

Jeśli przycisk został naciśnięty Powtórz tę czynność dla wszystkich wybranych elementów, obciążenie tonowe zostanie automatycznie przypisane do wszystkich wybranych elementów. Naturalnie w tym przypadku należy upewnić się, że położenie węzłów, pomiędzy którymi określone jest obciążenie, we wszystkich wybranych elementach odpowiada zamierzonemu obciążeniu.

Wykonaj obliczenia.

Uzyskaj różne formy prezentacji wyników obliczeń.

Wydrukuj wyniki.

Struktura raportu:

– metodologia i porządek pracy;

- wyniki;

- wnioski.

Wyniki zaprezentowano w formie tabelarycznej i materiału graficznego, zgodnie z uzyskanymi danymi.

7. Pytania testowe i obrona pracy

Jaka jest specyfika obliczania konstrukcji na elastycznym fundamencie?

Jak wygenerować siatkę prostokątną o zmiennym rozstawie dla elementu płytowego w PC SCAD?

Jak wygenerować siatkę prostokątną ze stałym odstępem dla elementu płytowego w PC SCAD?

Co jest specjalnego we wprowadzaniu obciążeń elementu płytowego w PC SCAD?

Określanie obciążeń rozłożonych wzdłuż linii na elementach płytowych.

Jak uwzględnić część bazy znajdującą się za obszarem zajmowanym przez samą konstrukcję?

Jaki to rodzaj płyty na podłożu sprężystym?

Laboratorium 7

W książce omówiono przybliżone metody obliczania belek i płyt umiejscowionych na fundamencie sprężystym, poza granicą sprężystości. W skrócie omówiono podstawowe zasady teorii równowagi granicznej oraz rozważono problem określenia maksymalnej nośności belki na podłożu sprężystym przy różnych obciążeniach. Pokazano określenie maksymalnego obciążenia ram i rusztów z uwzględnieniem wpływu podłoża sprężystego. Podano rozwiązanie problemów dotyczących belki sprężonej. Uwzględniono wpływ podłoża dwuwarstwowego. Rozwiązano problemy związane z płytami osadzonymi na podłożu sprężystym przy obciążeniu skupionym w środku, na krawędzi i w narożu płyty. Obliczenia wykonano dla płyty sprężonej i trójwarstwowej. Na zakończenie pracy przedstawiono dane eksperymentalne dotyczące belek i płyt oraz dokonano porównania z wynikami teoretycznymi. Książka przeznaczona jest dla inżynierów projektantów i może być przydatna dla studentów ostatnich lat uczelni budowlanych.

Przedmowa do pierwszego wydania
Przedmowa do drugiego wydania
Wstęp

Rozdział 1. Ogólne zasady obliczeń
1.1. Warunki przejścia belek na podłożu sprężystym poza granicę sprężystości
1.2. Równowaga graniczna elementów zginanych
1.3. Sprawa ogólna
1.4. Tworzenie plastikowych obszarów u podstawy
1,5. Warunki tworzenia fundamentów o najmniejszej wadze

Rozdział 2. Belka na sprężystej półprzestrzeni
2.1. Największe obciążenie występuje w fazie sprężystej
2.2. Rozkład reakcji poza granicą sprężystości
2.3. Maksymalna wartość obciążenia
2.4. Dwie skoncentrowane siły
2.5. Trzy skoncentrowane siły
2.6. Równomiernie rozłożone obciążenie
2.7. Belka o zmiennym przekroju
2.8. Grill wykonany z dwóch belek poprzecznych
2.9. Belka trójwarstwowa
2.10. Skoncentrowana siła przyłożona asymetrycznie
2.11. Skoncentrowana siła na krawędzi belki
2.12. Belka sprężona
2.13. Wstępnie naprężona belka pierścieniowa
2.14. Nieskończenie długa wiązka
2.15. Prosta rama
2.16. Złożona rama

Rozdział 3. Belka na podłożu dwuwarstwowym
3.1. Największe obciążenie występuje w fazie sprężystej
3.2. Wyznaczanie obciążenia granicznego
3.3. Zastosowanie diagramów grupowych
3.4. Belka sprężona na warstwie o skończonej grubości
3.5. Grille na elastycznej warstwie

Rozdział 4. Belka na warstwie o zmiennej sztywności
4.1. Tworzenie równań różniczkowych
4.2. Biorąc pod uwagę wpływ własnej wagi
4.3. Wybór schematu projektowania stanu granicznego
4.4. Przykład określenia siły ostatecznej
4,5. Obliczanie warstwowej kratownicy podłogowej
4.6. Obliczanie ramy warstwowej
4.7. Belki na fundamencie nieliniowym
4.8. Przykład obliczenia belki na fundamencie nieliniowym
4.9. Regulacja reakcji zasadowych
4.10. Wyznaczanie optymalnej sztywności belki

Rozdział 5. Obliczanie płyt
5.1. Przybliżone rozwiązanie dla nieskończonej płyty
5.2. Nieskończenie sztywna płyta kwadratowa
5.3. Załaduj w narożniku płyty
5.4. Płyta kwadratowa na podłożu dwuwarstwowym
5.5. Płyta sprężona
5.6. Wpływ odkształceń lokalnych i ogólnych płyty poza granicę sprężystości
5.7. Płyta trójwarstwowa
5.8. Obciążenie na krawędzi płyty
5.9. Płyty prefabrykowane

Rozdział 6. Zastosowanie komputerów do wyznaczania stanu granicznego fundamentu
6.1. Metoda elementów skończonych
6.2. Obciążenie graniczne wysokiej belki fundamentowej
6.3. Definiowanie obszarów plastikowych u podstawy
6.4. Wysoka belka fundamentowa na podstawie elastyczno-plastikowej
6,5. Obciążenie graniczne belki, określone na podstawie stanu tworzenia się obszarów plastycznych w podstawie
6.6. Korzystanie z elementów skończonych belek
6.7. Obliczanie przemieszczeń i obciążeń granicznych

Rozdział 7. Ograniczenie osiadań wielokondygnacyjnych budynków szkieletowych
7.1. Podstawowe postanowienia projektowe
7.2. Sposób rozwiązywania zadania i układania równań ogólnych
7.3. Funkcje obliczeniowe w zależności od projektu fundamentu (płyty pełne, fundamenty listwowe, pojedyncze filary)
7.4. Przykłady obliczeń

Rozdział 8. Wyniki badań
8.1. Ramy, ruszty i płyty
8.2. Porównanie danych teoretycznych i eksperymentalnych
8.3. Moduł odkształcenia podstawy
Bibliografia

Wstęp

Belki i płyty na fundamencie sprężystym służą głównie jako modele projektowe fundamentów, które są głównymi elementami zapewniającymi ogólną wytrzymałość i niezawodność konstrukcji.

Z reguły obliczenia fundamentu podlegają podwyższonym wymaganiom dotyczącym jego stanu podczas eksploatacji konstrukcji. Niewielkie odchylenia od ustalonych wartości w obszarze odkształceń lub naprężeń, które często występują w innych elementach konstrukcyjnych, są całkowicie nie do przyjęcia dla fundamentu.

To zasadniczo prawidłowe stanowisko prowadzi czasami do tego, że fundamenty projektuje się z nadmiernym marginesem bezpieczeństwa i okazują się nieekonomiczne.

Aby ocenić wartość nośności fundamentu, konieczne jest zbadanie rozkładu sił w takich konstrukcjach poza granicą sprężystości; tylko wtedy możliwe będzie prawidłowe ustalenie najbardziej racjonalnych wymiarów, które zapewniają niezbędną niezawodność konstrukcji przy jego minimalnym koszcie.

Trudność problemu obliczania belek na podłożu sprężystym poza granicą sprężystości polega na tym, że nie można bezpośrednio, bez specjalnych technik, zastosować ogólnej metody obliczania konstrukcji przy użyciu równowagi granicznej.

Metoda równowagi granicznej, stworzona w wyniku prac naszych krajowych naukowców, profesorów V.M. Keldysha, N.S. Streletsky, A.A. Gvozdeva, V.V. Sokołowski, N.I. Bezukhova, A.A. Chirasa, A.R. Rzhanitsyn, A.M. Owieczkin i wielu innych zyskało powszechne uznanie i jest szeroko stosowane w praktyce. W literaturze zagranicznej metoda ta jest również stosowana i podkreślana w pracach B.G. Nila, F.G. Hoxha, R. Hill, M. R. Horn, F. Bleich, V. Prager, I. Guyon i inni; Niektóre z tych dzieł zostały przetłumaczone na język rosyjski.

Funkcje programu:

• obliczanie płyt na podłożu sprężystym, określona warstwa po warstwie;
• umiejętność uwzględnienia różnic warunków geologicznych pod przekrojami płyt;
• obliczenia osiadań i przechyłów płyt na podłożu sprężystym;
• obliczenia płyt na podporach sztywnych, przegubowych, liniowych i listwowych;
• obliczanie płyt na podporach sprężystych, fundament palowy;
• obliczenia osiadania i przechyłu płyty palowej;
• rysowanie kolorowych pól przemieszczeń, naprężeń, zbrojenia podłużnego;
• rysowanie pól zbrojenia poprzecznego i zbrojenia na przebicie;
• obliczenia sztywności podpór pali;
• automatyczne równomierne lub optymalne rozbicie pola pali;
• określenie nośności pali (stojaki, pale wiszące, wbijane, wiercone, wbijane);
• automatyczne wyznaczanie obciążenia podpory (pala) z uwzględnieniem sztywności płyty;
• obliczanie płyt o zmiennej grubości, z usztywnieniami i otworami;
• rozliczanie zjawisk krasowych.