Výpočet pásových základů je složitý a poměrně pracný proces, který by měl být svěřen výhradně odborníkům, kteří mají státní licenci k provádění takových prací. S nezávislou výstavbou nízkopodlažních budov je však docela možné zvládnout svépomocí provedením potřebných výpočtů sami, protože práce specializovaného projektanta je velmi nákladná. Tato publikace se podrobně zabývá metodikou výpočtu základu typu pásky, uvedenou v SP 20.13330.2011 a SP 22.13330.2011.
Stručná charakteristika a konstrukční vlastnosti
Tento typ základů je jediná konstrukce ve formě pásu umístěného pod všemi nosnými stěnami budovy.
Podle hloubky mohou být pásové základy:
- pohřben pod bodem mrazu půdy;
- mělké (MZLF) s průměrnou hloubkou pokládky 0,5 m;
- není pohřben.
Za hloubku uložení se považuje výška nosné konstrukce od úrovně dispozice po její „podrážku“.
Strukturálně mohou být základny páskového typu:
- monolitický;
- prefabrikovaný.
Návrh monolitického základu je pás monolitického železobetonu. Prefabrikované základy se staví z betonových bloků, cihel nebo suti. V moderní výstavbě se nejčastěji staví monolitické základy, které umožňují rovnoměrné rozložení zátěže na zemi a zabraňují jejich zničení. Prefabrikované základy jsou méně spolehlivé, i když vyžadují menší investice při výstavbě.
Výpočet pásového základu: technika pro stanovení únosnosti zeminy
Všechny výpočty se provádějí po obdržení projektu se specifikací použitých stavebních a upevňovacích materiálů nezbytných pro stavbu a dokončení konstrukce.
Výpočet základních parametrů touto metodou se provádí ve třech fázích:
- Sběr zatížení na pásovém základu.
- Stanovení parametrů (šířka pásky a “podrážky”, výška, hloubka) základu.
- Výpočet možného ponoru.
Dalším krokem, který není v metodice specifikován, ale může být nezbytný při provádění výpočtů základových pásů, je provedení prací na korekci získaných dat. Zvažme každou fázi podrobněji.
Primární sběr dat
Při určování zatížení základny je třeba vzít v úvahu:
- hmotnost konstrukce;
- odhadovaná hmotnost základového pásu;
- hmota vyplnění budovy (vybavení, lidé, nábytek atd.);
- koeficient zatížení sněhem a větrem.
Hmotnost budovy se vypočítá sečtením hmotnosti všech stavebních materiálů použitých při stavbě domu s přihlédnutím k vlastnostem použitých materiálů. Pro usnadnění výpočtu vám doporučujeme seznámit se s tabulkou, která ukazuje zatížení základů od stěn, stropů a střech z různých stavebních materiálů.
K určení zatížení sněhem v konkrétní oblasti použijte následující tabulku:
Pro obyvatele Ukrajiny bude tato tabulka vypadat takto:
V závislosti na střešní konstrukci (úhel sklonu) mohou tabulkové údaje vyžadovat použití korekčního faktoru:
- do 25° – koeficient je 1;
- 60° a více – koeficient se nebere v úvahu.
Chcete-li vypočítat zatížení sněhem na základ, musíte: určit svůj region na mapě, hmotnost sněhové pokrývky na 1 m 2 střechy, koeficient zohledňující úhel sklonu a poté vynásobit střechu oblasti podle získaných dat.
Při použití klasických architektonických řešení pro nízkopodlažní výstavbu lze zatížení větrem na základu konstrukce ignorovat.
Výpočet výšky základového pásu
Výška základové pásky je součtem parametrů, které zahrnují následující údaje:
- hloubka pokládky zohledňující typ půdy, hladinu podzemní vody a zamrzání půdy v konkrétní oblasti;
- výška přízemí.
K určení doporučené hloubky položení pásového základu v závislosti na půdě použijte tabulku:
Aby se čelilo tažným silám, je nutné prohloubit základnu pod bod mrazu o 15-20 cm.
Na příkladu zvážíme výpočet očekávané výšky základu za předpokladu, že hloubka zamrznutí půdy v regionu je 1,5 m; Předpokládaná výška základny je 0,5 m.
Výpočty pro výšku základny jsou následující: 1,5 + 0,5 + 20 cm (doporučená hloubka pokládky pod bodem mrazu) = 2,2 m.
Výpočet šířky „podešve“ základového pásu
Výpočet tohoto parametru závisí na materiálu použitém při konstrukci “krabice”, délce a tloušťce nosných stěn. Zjednodušenou verzí výpočtu šířky pásu je použití průměrných údajů uvedených v tabulce níže:
Pro přesnější výpočty šířky „podešve“ pásky můžete použít vzorec:
Kde:
- 1.3 – faktor bezpečnosti zatížení;
- P je celková hmotnost budovy se základem v kg;
- L je délka zakládací pásky v cm;
- Ro je měrný odpor půdy.
Znáte-li parametry pásky, můžete snadno vypočítat objem základny pásky. To se provádí následovně: je nutné vynásobit délku pásky její šířkou a výškou.
Mělo by být zřejmé, že návrh základů nemusí mít konstantní průřez. V některých případech může být průřez pásového základu proveden ve formě rovnoběžnostěnu se šikmým vnějším povrchem pro lepší odolnost vůči těžkým silám. Za účelem úspory materiálu je vztyčena sekce ve tvaru T s rozšířenou „podešví“ (páska s rozšířenou základnou).
Pro určení hmotnosti nosné konstrukce je nutné vynásobit objem pásky její měrnou hmotností s přihlédnutím k materiálům použitým na její konstrukci.
Výpočet zatížení půdy
Jak vypočítat pásový základ pro zatížení vytvořené konstrukcí na půdě? Není to těžké: musíte vydělit celkovou hmotnost konstrukce (hmotnost domu, výplň budovy, zatížení sněhem) základní plochou v cm 2.
Chcete-li najít oblast nosné konstrukce, musíte vynásobit její délku její šířkou.
Získaná data jsou porovnána s měrným odporem půdy R kg / cm², na kterém je plánována výstavba budovy.
| Typ půdy | Zemní odpor (R kg/cm²) |
| Hliněné půdy | 4.5 |
| Jílovitá půda se štěrkem | 4.0 |
| Zemina s hrubým pískem | 6.0 |
| Půda se středním pískem | 5.0 |
| Půda s jemným říčním pískem | 4.0 |
| Hlinité půdy | 3,5 |
| jíl | 6.0 |
| Hromadná zhutněná půda | 1.5 |
Příklad výpočtu základu pro únosnost
Předpokládejme, že celková hmotnost konstrukce (stěny, střecha, základ, výplň), s přihlédnutím k zatížení sněhem a větrem, je 400 tisíc kg. Plocha základny je 100 tis. cm 2 (délka pásky 4 tis. cm, šířka 25 cm.) Pro získání údajů o měrném zatížení budovy na cm 2 zeminy je potřeba vydělit celkovou hmotu domu základní plocha. 400000 100000 kg / 2 4 cm XNUMX uXNUMXd XNUMX.
Z tabulky určíme typ zeminy, na které je stavba navržena, abychom získali údaje o její únosnosti. Pak je vše jednoduché: porovnáme vypočítaný ukazatel a únosnost půdy. Je nutné, aby byla splněna podmínka: P≤ Ro kde P je celková hmotnost konstrukce, Ro je měrný odpor půdy. Pokud jsou údaje v tabulce větší nebo rovné vypočítané hodnotě, není třeba provádět úpravy.
Pokud podmínka není splněna, proveďte úpravy, šířka základny se zvětší o 10 cm a opakují se výpočty ukazatelů hmotnosti a velikosti základu. To se provádí až do podmínky P≤ Ro nebude splněno.
Výpočet materiálů
Abyste přesně věděli, kolik betonové směsi je potřeba při stavbě základny domu, musíte vypočítat objem základové pásky. Jak vypočítat kubaturu pásového základu? Je nutné vynásobit ukazatele základové pásky získané během výpočtů, a to délku, šířku a výšku základny. Například: délka pásky – 40 m. šířka – 25 cm, výška 2.2 m. Vynásobením získaných dat dostaneme hodnotu 22 m 3. Při objednávání betonu se řiďte tímto číslem plus 10 % zásob.
Chcete-li vypočítat pořadí množství výztuže, potřebujete vědět:
- Minimální přípustný průměr podélných tyčí v závislosti na ploše průřezu pásky.
- Počet pancéřových pásů s minimálním přípustným počtem řad podélných tyčí.
- Průměr příčných tyčí.
- Stupeň příčných výztužných prutů.
- Délka překrytí tyčí.
- Zesilující hmotnost klece.
Všechny výpočty jsou provedeny na základě standardních údajů uvedených v SP 52-101-2003. Pro zjednodušení výpočtů můžete využít služeb online kalkulačky.
Schéma pásového základu
Ve fázi návrhu výstavby obytné budovy je pro správné určení geometrických rozměrů základu povinné shromažďovat zatížení působící na konstrukci budovy. Celková únosnost domu nebo konstrukce, její životnost a pevnost závisí na tom, jak přesně je výpočet proveden. Na základě výsledků vypočtených dat se vybere oblast základu, jeho konfigurace a hloubka spodní značky. Existují regulační stavební dokumenty (SNiP), které jasně popisují princip sestavování sběru zatížení a jejich maximální přípustné hodnoty.
Rozmanitost zatížení
Návrh základů je pod vlivem stálých a dočasných zatížení, jejichž význam závisí na mnoha faktorech: klimatické oblasti budovy, typech základových půd, stavebních materiálech pro hlavní konstrukce stěn, střech a stropů.
Trvalá zatížení
Mezi trvalé typy zatížení patří:
- Vlastní tíha stavebních konstrukcí.
- Vypočítané ukazatele tlaku zeminy na bočním povrchu pásového základu.
- tlak z podzemní vody.
Při provádění výpočtů se za nejzávažnější typ zatížení považují síly konstantní hmotnosti.
živé zatížení
Konstrukce budovy může být vystavena periodickým dočasným zatížením, jako jsou:
- Sníh, jehož ukazatel závisí na tloušťce sněhové pokrývky v každém konkrétním regionu.
- Vítr, určený tabulkou průměrných ukazatelů větrné růžice v dané oblasti.
- Seismické (pro oblasti se zvýšenou seizmicitou).
- Od hmotnosti nábytku v prostorách a pohybu osob.
Ukazatele skutečného zatížení lze nalézt v DBN V.1.2-2 2006 “Zatížení a rázy” v části 6 podle tabulky 6.2.
Účtování potřebných parametrů
Vliv půdního základu na základ
Pro zajištění spolehlivosti nosného základu je nutné kompetentně a správně vypočítat všechna zatížení od sil a vnějších faktorů ovlivňujících navrhovanou budovu.
Pro úspěšné provedení sběru zátěže je nutné zadat následující parametry:
- Klimatické podmínky staveniště.
- Druhy zemin a jejich strukturní vlastnosti.
- Úroveň horizontální linie podzemní vody.
- Vlastnosti návrhu budovy, objem a typ materiálů pro stavbu budovy.
- Pohled na střešní konstrukci s materiály.
Všechny tyto faktory slouží jako výchozí údaje pro sestavení výpočtové únosnosti pásového základu.
Výpočet nosné základny
Schéma zařízení pro zakládání pásů
Výpočet únosnosti pásového základu lze provést dvěma způsoby. První metodu využívající složité vzorce a přesně vypočítané ukazatele využívají architekti a projektanti při zpracování projektové dokumentace pro stavbu domu. Druhá metoda je jednodušší a srozumitelnější, určená pro širokou škálu lidí, kteří si chtějí nezávisle vybrat oblast nadací. Tento typ výpočtu je založen na použití tabulek s průměrnými koeficienty pro typy stálých a dočasných zatížení.
Hloubka
Při provádění výpočtů pro sběr zatížení na základu se doporučuje zjistit celkovou hmotnost konstrukčních prvků a určit hloubku podrážky páskové konstrukce. Pro výpočet požadované hloubky dna pásového základu je nutné určit hloubku promrznutí zeminy a provést statický rozbor zeminy. Každý region má svůj vlastní index promrzání půdy, odvozený na základě dlouhodobých pozorování a dlouholetých zkušeností.
Ve stavebnictví je obvyklé položit pásový základ na značku pod bodem mrazu půdy.
Určení spodní značky
Tabulka 1. Hloubka promrzání půdy podle regionů země
Pro snazší pochopení principu sběru výchozích dat se doporučuje věnovat pozornost konkrétnímu přibližnému výpočtu sběrných zatížení na nosné základové konstrukci pomocí tabulek průměrných koeficientů.
Například musíte najít designovou značku pro umístění základny obytné budovy ve městě Kursk.
Tabulka 2. Úroveň zamrznutí půdy
Tabulka pomáhá vypočítat návrhovou hloubku, do které je vhodné umístit pásový základ. Pro vybrané staveniště s jílovitými zeminami typu „písčitá hlína“ je požadovaná hodnota pro umístění spodního bodu základového pásu rovna 3/4 tabulkové hodnoty úrovně promrzání zeminy.
Jednoduchými aritmetickými výpočty se hodnota ukazatele určí:
120 cm x 3/4 = 120 cm x 0,75 = 90 cm
Tento obrázek ukazuje minimální hloubku spolehlivého základu, který eliminuje riziko deformace nosných konstrukcí v důsledku sezónních cyklů zamrzání a rozmrazování půdy. Na přání developera je možné provést hlubší základ. Ale odhadovaná hloubka, která se rovná 90 cm, bude stačit k vytvoření pevné a spolehlivé obytné budovy.
Sběr zatížení od střešní konstrukce
Návrhový faktor materiálu střechy pro sběr zatížení střechy
Zatížení střechy od vlastní hmotnosti je rovnoměrně rozloženo na nosné stěny domu. Pokud je například obytná budova vybavena standardní klasickou sedlovou střechou, bude v tomto případě spočívat na dvou bočních protilehlých krajních stěnách. K určení zatížení střechy tohoto typu střechy by měl být proveden nezbytný výpočet, který je vhodně prezentován ve formě tabulky:
Příklad sběru zatížení střechy:
| číslo | Jméno | Hodnota |
|---|---|---|
| 1 | Délka boční strany střechy | 10 m |
| 2 | Plocha střechy | 100 m2 |
| 3 | Povlakový materiál | Střešní tašky |
| 4 | Koeficient z tabulky | 70 kg / m2 |
| 5 | Výpočet zatížení střechy | 100m2 /10m x70 kg/m2 =700 kg/m2 |
Celková hmotnost od střechy k základovému pásu bude: 700 kg/m2.
Síly zatížení sněhem
V zimě může tloušťka sněhové pokrývky dosáhnout maximální velikosti, která je 250–450 mm.
Nejprve je nutné zjistit index zatížení sněhem z tabulkových údajů mapy průměrné sněhové pokrývky.
Tabulka 3. Mapa pro stanovení ukazatele zatížení sněhem
Vzhledem k tomu, že sníh je rovnoměrně rozložen po celé ploše střechy, indikátor zatížení sněhem přímo závisí na ploše střechy.
V přibližném výpočtu je střecha 2-sedmá se sklonem 45 stupňů. Délka jednoho sklonu střechy se sklonem 45 stupňů je určena vzorcem:
Délka sklonu u45d (délka střechy / počet sklonů střechy): kosinus XNUMX stupňů.
Pokud do výpočtu dosadíme konkrétní čísla příkladu, dostaneme následující hodnoty:
Délka svahu u10d (2 m / 0,525): 9,52 uXNUMXd XNUMX m.
Nyní je nutné vypočítat plochu střechy, která závisí na délce sklonu, hřebenu střechy a počtu sklonů střechy:
Plocha střechy uXNUMXd Délka sklonu x délka hřebene x počet sklonů.
V našem příkladu je vypočtená plocha střechy:
S střecha = 9 metrů x 52m x 10 = 2 m190.
Pomocí referenční tabulky 3 zatížení sněhem zjistíme průměrný koeficient zatížení sněhem pro město Kursk. Tabulková hodnota je 126 kg/m2.
Pro určení zatížení z hmotnosti sněhu na pásovém základu potřebujete znát plochu zatížených základových stěn: P sníh = (S střecha x koeficient tabulky): S stěny zatížených základů.
Střecha v našem příkladu má dva sklony, což znamená, že zatížení sněhem je neseno dvěma stranami základového pásu, jehož délka je 10 m. Šířka základového pásu je 500 mm. To znamená, že plocha zatížených základových zdí je:
(10m +10m) : 0,5m=10m2.
V našem příkladu je zatížení sněhem na základu:
P sníh = (190,4 m2 x126 kg/m2): 10 m2 = 2399 kg.
Pro pohodlí a přehlednost je vhodné shrnout všechny vypočítané ukazatele do tabulky, ve které je viditelný celý řetězec mezivýpočtů:
| číslo | Délka svahu (sklon 45 stupňů) | 9,52 m |
|---|---|---|
| 1 | střešní plocha | 190,4 M 2 |
| 2 | Koeficient sněhu pro Kursk | 126 kg/m2 |
| 3 | Počet paprsků | 2 |
| 4 | Plocha zatížených základových zdí | 10 m2 |
| 5 | Zatížení sněhem | 2399 kg |
Odhadované zatížení pásové základové konstrukce sněhem je 2399 kg.
Zatížení od hmotnosti patrové podlahy
Síla ve formě tlaku od hmotnosti podlah domu se přenáší na nosné stěny a základ, takže výpočet zatížení podlaží je přímo závislý na jejich celkové ploše.
Tabulka 4. Průměrná hmotnost desky
V našem příkladu jsou v obytné budově dvě podlaží – jedno z masivního dřeva a druhé je monolitická železobetonová deska. Podle tabulkových údajů 4 určíme požadované ukazatele a provedeme další výpočty.
Zatížení z podlahy 1, vyrobené z prefabrikovaných železobetonových prvků:
Podlahová plocha = 10 m x 10 m = 100 m.
Podle tabulky 4 je zjištěn hmotnostní koeficient železobetonových podlahových desek rovný 500 kg / m2.
Zatížení vypočítáme z hmotnosti podlahy: 100m2 x 500 kg/m2=50000 kg.
Zatížení z podlahy 2 dřevěných konstrukcí se určuje podobným způsobem: Podlahová plocha u10d 10 m x 100 m u2d XNUMX mXNUMX.
Hmotnostní koeficient dřevěných konstrukcí dle tabulkových údajů je 150 kg/m2. Vypočtené zatížení dřevěné podlahy je: 100 m2 x 150 kg / m 2 u150000d XNUMX XNUMX kg
Celková hmotnost zatížení podlahy je: 50000 kg +150000 kg=65000 kg
Plocha zatížených základových zdí je 10m2 (výpočet zatížení sněhem).
Při znalosti této hodnoty můžete zjistit zatížení z hmotnosti podlah na 1 m2 základové plochy: 65000 kg: 10 m2 = 6500 kg
Celková hmotnost podlah je 6500 kg na 1 m2.
Zatížení ze zdí domu
Chcete-li vypočítat ukazatel na základě vlastní hmotnosti stěn domu, musíte znát jejich objem a celkovou hmotnost, která závisí na typu materiálu použitého pro pokládku stěn. Je sestavena tabulka, ve které snadno a přehledně vidíte celou cestu výpočtu dat.
Tabulka 5. Průměrná hmotnost stěn.
Pro výpočet zatížení z vlastní hmotnosti stěn budovy je třeba provést následující výpočty. Nejprve určíme plochu stěn budovy. V našem příkladu je délka každé stěny 10 m, výška 3 m. Najděte obvod stěn: Р = (10+10+10+10) m x 3 m=120 m2.
Pro další výpočty bude vyžadována hodnota objemu stěn budovy. Při tloušťce vnější stěny 0,4 m bude objem stěn:
V= 120 m2 x 0,4 m=48 m3. Jako materiál pro stěny se používá dutá cihla. V tabulce průměrných ukazatelů najdeme hodnotu hmotnosti cihly rovnou 1400 kg / m 3. Pomocí hodnoty tohoto koeficientu a objemu stěn zjistíme celkové zatížení stěny: 48 m3 x 1400 kg / m3 u67200d XNUMX kg.
Šířka pásového základu je 500 mm. Obvod základových zdí je 40 m.
Plocha základových zdí: 40 m x 0,5 m = 20 m2.
Stanovíme zatížení stěny na 1 m2 základu: 67200 kg: 20 m2 = 3360 kg.
Výsledky výpočtu se zapíší do tabulky:
| Stavební strana | 10 m | ||
|---|---|---|---|
| Obvod | 40 m | Koeficient dle tabulky pro cihlu | 1400 kg / m3 |
| Výška stěny | 3 m | Celková hmotnost cihlových zdí | 67200 kg |
| Oblast stěny | 120 m2 | Plocha základových zdí o šířce 500 mm | 20 m2 |
| Objem stěny při tloušťce stěny 400 mm | 48 m2 | Návrhové zatížení na 1 m2 základu | 3360 kg |
Shromažďování mimořádného úsilí
Tento ukazatel zohledňuje vlastní hmotnost základové konstrukce, která se přenáší přímo na půdní podklad ve formě rovnoměrného zatížení. Pro určení této hodnoty je nutné znát objem základu a měrnou hustotu stavebních materiálů, ze kterých je vyroben.
Tabulka 6. Průměrná hustota materiálů
Pro výpočet zatížení od vlastní hmotnosti pásového základu použijeme hodnoty z předchozích výpočtů plochy základových zdí 20 m2 a převýšení základu 0,9 m. Stanovíme objem pásový základ: 20 m2 x 0,9 m = 18 m3.
Pomocí tabulky průměrných ukazatelů hustoty materiálu zjistíme hodnotu hustoty betonového základu na žulové drti, která se rovná 2300 kg/m3 Pro stanovení zatížení z vlastní hmotnosti základu vycházíme z výsledného objemu základu stěny a tabulkový koeficient: 18 m2 x 2300 kg/m3 = 41400 kg.
Pro zjištění výpočtového zatížení na 1 m2 základu se použije celkové zatížení z hmotnosti základu a plochy základových zdí: 41400 kg: 20 m2 = 2079 kg / m2
Údaje zapíšeme do tabulky
| číslo | Oblast základů | 20 m2 |
|---|---|---|
| 1 | Označení spodní části základu | 0,9 m |
| 2 | Objem základů | 18 m3 |
| 3 | Faktor hustoty betonu | 2300 kg / m3 |
| 4 | Celkové zatížení země | 41300 kg |
| 5 | Návrhové zatížení na 1 m2 základu | 2065 kg / m2 |
Celkové celkové zatížení země bude 2065 kg/mXNUMX.
Video příklad výpočtu základů:
Po zohlednění ukazatelů zatížení z návrhových sil na pásovém základu je konečné rozhodnutí o rozměrech konstrukce nosné části obytné budovy. V tomto případě je důležité nepřekročit maximální povolené celkové zatížení, které základ vydrží.
