Расчет фундамента под башенный кран на опрокидывание

Обновлено: 08.05.2024

Расчет фундамента под башенный кран на опрокидывание

КРАНЫ ГРУЗОПОДЪЕМНЫЕ
ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ РАСЧЕТНЫХ НАГРУЗОК И КОМБИНАЦИЙ НАГРУЗОК

Cranes. Design principles for loads and load combinations. Part 1. General

Дата введения 2015-06-01

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2009 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила, рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Закрытым акционерным обществом "РАТТЕ" (ЗАО "РАТТЕ")

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации по переписке (протокол N 62-П от 03.12.2013)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Минэкономики Республики Армения

Госстандарт Республики Беларусь

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 22 августа 2014 г. N 943-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 32579.1-2013 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 01 июня 2015 г.

5 Настоящий стандарт разработан с учетом основных нормативных положений международного стандарта ИСО 8686-1:2012* "Краны грузоподъемные. Принципы формирования нагрузок и комбинаций нагрузок. Часть 1: Основные положения". (ISO 8686-1:2012 "Cranes - Design principles for loads and load combinations - Part 1: General").

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

Степень соответствия - неэквивалентная (NEQ)

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

Настоящий стандарт, устанавливающий правила определения расчетных нагрузок для проектирования грузоподъемных кранов, является первой частью комплекса стандартов "Краны грузоподъемные. Принципы формирования расчетных нагрузок и комбинаций нагрузок".

В стандарте учтены основные нормативные положения следующих международных и европейских стандартов:

- ИСО 8686-1:2012 "Краны грузоподъемные. Принципы формирования нагрузок и комбинаций нагрузок. Часть 1: Основные положения". (ISO 8686-1:2012 "Cranes - Design principles for loads and load combinations - Part 1: General").

- EH 13001-1:2010 "Безопасность грузоподъемного крана. Общие требования к проектированию. Часть 1. Основные принципы и требования" (EN 13001-1:2010 "Cranes safety - General design - Part 1: General principles and requirements (consolidated version)").

- EH 13001-2:2012 "Безопасность грузоподъемного крана. Общие требования к проектированию. Часть 2. Воздействие нагрузок" (EN 13001-2:2012 "Crane safety - General design - Part 2: Load actions")

- EH 13001-3-1:2012 "Безопасность грузоподъемного крана. Общие требования к проектированию. Часть 3-1. Предельное состояние и подтверждение соответствия стальных конструкций" (EN 13001-3-1:2012 "Cranes - General Design - Part 3-1: Limit States and proof competence of steel structure").

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает общие принципы определения расчетных нагрузок и их комбинаций, используемых для проектирования грузоподъемных кранов и их механических элементов.

Настоящий стандарт распространяется на все виды грузоподъемных кранов, указанных в специальных частях настоящего стандарта, а также грузоподъемные лебедки, тали и элементы грузоподъемных кранов, проектируемые и/или изготавливаемые отдельно.

Стандарт не распространяется на:

- плавучие краны и краны, устанавливаемые на судах и плавучих сооружениях;

- грузоподъемные краны, устанавливаемые в шахтах;

- краны, работающие только с навесным оборудованием (вибропогружателями, буровым оборудованием и пр.);

- краны, являющиеся элементами специального технологического оборудования;

- подъемники и вышки.

Действие стандарта распространяется на вновь проектируемые краны, а также на краны, впервые ввозимые на территорию в национальных стандартах государств, упомянутых в предисловии как проголосовавших за принятие межгосударственного стандарта.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 1451-77 Краны грузоподъемные. Нагрузка ветровая. Нормы и метод определения.

ГОСТ 27.002-89 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения

ГОСТ 27555-87 (ИСО 4306-1-85) Краны грузоподъемные. Термины и определения.

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины ГОСТ 27.002 и ГОСТ 27555, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 несущая способность конструкции: Максимальная нагрузка, которую может выдерживать конструкция без потери функциональных качеств.

3.2 прочность: Способность объекта сопротивляться разрушению или возникновению пластических деформаций под действием приложенных нагрузок.

3.3 номинальное значение нагрузки: Значение нагрузки, установленное в технической документации для заданных условий нормальной эксплуатации или вычисленное по жесткой кинематической модели с использованием проектных значений масс и ускорений.

3.4 критерии работоспособности: Расчетные условия невозникновения внезапных отказов, чрезмерных упругих деформаций или длительно незатухающих колебаний крана или его элементов.

3.5 критерии долговечности: Расчетные условия невозникновения постепенных отказов элементов крана в течение заданного периода эксплуатации.

3.6 предельное напряжение: Максимальное значение напряжения, принятого в качестве критерия отказа по определенному виду предельного состояния (например, предел текучести, предел прочности, критическое напряжение потери устойчивости и др.).

3.7 грузоподъемное устройство: Устройство для подъема грузов, которым может быть грузоподъемный кран любого типа, грузоподъемная лебедка, таль.

3.8 рабочее состояние: Состояние крана, в котором он полностью смонтирован и способен выполнять все установленные в технической документации функции с помощью своих механизмов.

3.9 нерабочее состояние: Состояние крана, при котором он находится без груза, установлен в специальное положение, предусмотренное инструкцией по эксплуатации, и отключен от источника энергии.

4 Обозначения

Основные условные обозначения, использованные в данном стандарте, приведены в таблице 1. Остальные символы определены в соответствующих местах текста.

Таблица 1 - Условные обозначения, использованные в данном стандарте

Расчет фундамента под кран

Если не нравятся дорожные плиты, да и раму (не совсем понимаю, что из себя представляет) нужно прикрепить, то напрашивается вариант с монолитной плитой.

Расчитывать ее по аналогии с плитой подземного паркинга на нагрузку от пожарной машины (тем по данному вопросу достаточно много), только данная плита на упругом основании (тоже есть темы по данному вопросу). Под плитой подушка из щебня (в зависимости от грунта основания) определенной толщины.

Для этого вам нужны подробные характеристики данного крана:
расположение опор (Max нагрузка на опору), расположение осей (колес), нагрузки на ось (Max на колесо) + характеристики грунта основания.

__________________
«Точно знают, только когда мало знают. Вместе со знанием растет сомнение». Иоганн Вольфганг Гете дополнительные пояснения
Автомобильный кран- кран устанавливаемый на автомобиль, а не уже установленный.
АВТОМОБИЛЯ совсем не будет, будет просто кран-автомобильного типа.
Т.е -кран будет закреплен на раму (будет расчитана позже), анкерными болтами которая будет крепится на бетонную плиту(фундамент).
Так вот эту плиту(фундамент) и нужно посчитать.
Т.е , что бы поднимаемым грузом фунтамент не вывернуло из земли-глубинв фундамента, что бы не просел под грузом, что -бы . ну и все сопустввующие если (тут я не спец) Щелково МО оч смешно
то есть Вы просите помочь рассчитать фундамент под раму автомобильного крана, но при этом ни габариты рамы, ни нагрузки от рамы - не известны. очевидное-невероятное. понял свой промах, тут строители а не механики
Рама автомобильного крана размером скажем 1 м х 1м, грузоподьемность 20т*м

Проектирование зданий и частей зданий

Екатеринбург

Т.е -кран будет закреплен на раму (будет расчитана позже),

По поводу расчитать позже не получится.

Вначале конструируете и расчитываете раму (определяетесь с размерами и сечениями ), а потом по усилиям в стойках рамы по низу подбираете и фундаментные болты и толщину, размеры в плане (в зависимости от расположения опор и характеристик грунта) и армирование фундаментой плиты.

Расчет на опрокидывание советую сделать по аналогии с подпорными стенами и не забудте про расчет основания.

PS: Все таки, почему вначале хотите сделать (расчитать и законструировать) фундамент а потом то, что на нем? Не логично как то.

__________________
«Точно знают, только когда мало знают. Вместе со знанием растет сомнение». Иоганн Вольфганг Гете неужели у механиков все так запущено
Строители оно видно ко всему фундаментально подходят (наверное поэтому фундаменты и расчитывают).
У механиков все проще.
Какая разница какая у меня будет рама, она уже должно удовлетворять мои потребности(механические), от фундамента строительного требуется не так много характеристик (как я вижу)
Глубина закладки, что бы её не выкорчевало, габаритные размеры и форма (что бы сопредельное давление с землей соответствовало нагрузке крана (да вот пожалуй и всё)
Расчет подпорных стен, расчет основания , эти понятия с моим воображением не пересекаются :?)
далек я от них
Может можно что либо попроще ? Последний раз редактировалось avivnoa, 04.05.2008 в 12:41 .

Геотехника. Теория и практика

неужели у механиков все так запущено
Строители оно видно ко всему фундаментально подходят (наверное поэтому фундаменты и расчитывают).
У механиков все проще.
Какая разница какая у меня будет рама, она уже должно удовлетворять мои потребности(механические), от фундпмнта строилельного требуется не так много характеристик (как я вижу)
Глубина закладки, что бы её не выкорчевало, габаритные размеры и форма (что бы сопредельное давление с землей соответствовало нагрузке крана (да вот пожалуй и всё) Поясняю как механику - от высоты рамы, рамеров в плане, расположении анкерных болтов относительно центра тяжести зависит ее устойчивость ("выкорчевываемость"), влияющие на вес и размеры в плане фундаментной плиты, глубину заложения подошвы.
Расчет необходимо выполнять не только на устойчивость от опрокидывания, но и на возможный отрыв подошвы - есть виды подъемных механизмов, для которых это не допускается. А как для данного вида крана ? - допускается или нет кратковременный отрыв, поскольку от этого так-же зависят размеры фундаментной плиты.
Спрашиваю как у механика. отвечаю как механик строителю
отрыв подошвы от чего ? прихлопывание подошвы по земле- в случае поднятия груза-НЕДОПУСТИМА
Высота рамы -металической на которую устанавливается кран- порядка 200 мм, т.е профиль RHS 200, сваренный квадратом 1х1 и поперечные усилители.Болты крепления крана к раме- 150 мм. от края (всего 4 болта) -центр тяжести крана в центре рамы, вес крана порядка 2 т. (грузоподьемность крана 20 т*м) Как строитель - механику. Я все время думал, что грузоподъемность чего-либо измеряется в тоннах. В т*м вроде момент
Попробуем вкратце. Расчет по деформациям основания (грунта) сводится вцелом к непревышению величины давления под подошвой фундамента (равного сумме всех нагрузок на него + его вес, деленных на площадь подошвы) некой величины расчетного сопротивления грунта. Чтобы ее определить, надо знать его характеристики. Накрайняк можно взять величину R=10 т/м2. Если действует момент, поперечная сила, одна грань подошвы будет пригружаться, противоположная разгружаться. Если отрыв недопустим, следовательно эпюра давления треугольная либо трапеция. Рмин >=0.
Да простят меня строители за такое вольное изложение

Проектирование зданий и частей зданий

Екатеринбург

габаритные размеры и форма (что бы сопредельное давление с землей соответствовало нагрузке крана (да вот пожалуй и всё)

Сразу вопрос по поводу осадок по разным краям плиты.
Наверное хотите, чтобы кран => рама стояли строго горизонтально (без перекосов)? Если так, то одним "давлением с землей" в данном случае не ограничишся.

от фундамента строительного требуется не так много характеристик (как я вижу)

PS: Получается, что все не так просто, как хотелось бы. __________________
«Точно знают, только когда мало знают. Вместе со знанием растет сомнение». Иоганн Вольфганг Гете

Геотехника. Теория и практика

Последний раз редактировалось AMS, 04.05.2008 в 13:58 .

для строителей :
характеристикой автомобильного крана является грузоподьемность измеряемая в т*м ( т.к соотношение веса поднимаемого к вылету стрелы-очень существенен) .
Вот что я сумел заметить- у Вас у строителей, никто не хочет брать на себя ответственность за принятие решения, нет что бы ответить,
типа- фундамент должен быть :
1.Глубина закладки -х метров
2.Геометрия фундамента- квадрат(прямоугольник) АхВ (метров)
3.Арматура (диметром Х -каждые 20см.)
4.анкерные болты -(их я сам посчитаю в зависимости от максимальног момента, на излом, на срез и на растяжение)
Вот и весь требуемый ответ.

у НАС У МЕХАНИКОВ отвечают типа - возьми профиль такой, закрепи болтами М20 ( к примеру) , а не отсылают к курсу металоведения, изучить содержание углерода в легированной стали СТ52 и к курсу сопративления материалов,построить эпюру изгибающих моментов.
Если кто то готов потратить 3 минуты времени своего(драгоценного) буду очень благодаренБ а не отсылать к первоисточникам фундаментозаложения
в советах и вопросах типа -осадка по краям, нивелирование рамы ,деформация грунта -я совсем не КОПЕНГАГЕН, а даже ОСЛО.так что можно выбирать по вашему усмотрению, типа как вы считаете нужным.
Что я знаю- заказчику нужен во дворе складской площади, кран , для загрузки крупногабаритных грузов, типа контейнеров, н а автомобили, вся проблема, а изыскательные работы по геодезической разведке грунта, не до того.
Все условия стандартные, грунт, бетон, материалы.
Исходя из грузоподьемности крана 20т*м, можно видеть , что при вылете стрелы на 1 м , может поднять 20 тонн, на 2 метра -10 тонн, на 5 метров(что в принципе является максимумом-4 тонны) -и это вся моя главнейшая просьба.
Не нужно докторат на эту тему писать, просто посоветовать .

Как посчитать фундамент башенного крана?

Считаю фундамент под башенный кран. Производитель рекомендует фундамент 5,6*5,6*1,7. Нагрузка вертикальная 56,4 тс. И момент 309 тс*м (сюда уже засунул горизонтальную силу умноженную на толщину фундамента). Момент по диагонали от угла в угол действует. По бумажкам производителя крана всё прошло. Вот для души считаю в ЛИРЕ и по табличкам Рабиновича. Надеялся на некоторую идентичность результатов. Нифига подобного.

Производитель крана:
Принял фундамент по табличке. Посчитал e. Посчитал максимальное напряжение под подошвой фундамента 16,2 т/м2. Напряжение меньше несущей способности грунта. Сравнил горизонтальную силу и силу трения фундамента по грунту. Проходит. Вот и весь расчет. Для души посчитал осадку по СП:

В ЛИРЕ:
Получил осадку -2,38/0,363 и два варианта значений Rz: -14,4/ 22,9 и -14,5/ 1,97 . Независимо от max значения Rz, от угла ф-та до "нулевой линии" (где Rz=0) где то 2м. Площадь отрыва выходит 2 м2. Площадь контакта выходит 29,36 м2. (

94%) тоже вроде всё замечательно.

Расчет по табличкам Рабиновича
Т.к. у меня момент направлен по диагонали, делю его на 1,4142 и получаю два ортогональных момента его составляющих. e0y=1.15, e0y/b=0.203. <ht коэффициенты по табличке и выходит: площадь контакта 22,4 м2 (

69%) Максимальное угловое напряжение по подошве 24,05 т/м2, минимальное 4,182 т/м2. Хотя минимальное наверно - 0. Т.к. отрыв происходит.

Был бы в табличках Рабиновича результат хоть чуть чуть похожий на Лиру или производителя - я был бы спокоен. А при таком расхождении хочется либо найти у себя где то ошибку либо пересчитать еще каким нибудь способом.
Подскажите еще методику по которой можно было бы посчитать?

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Настоящий рук оводящий документ (РД) распространяется на краны стреловые самоходные общего назначения по ГОСТ 22827-85.

РД, наряду с Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов Госгортехнадзора СССР, устанавливает нормы проверочного расчета кранов на устойчивость против опрокидывания с целью определения возможности в дальнейшем уточнения этих Правил.

РД разработаны на основании и в развитие ГОСТ 13994-81.

РД соответствует: рекомендации СЭВ PC 5526-76 в части определения коэффициента условий работы, классов ответственности и выбора ребра опрокидывания; международным стандартам ИСО 3405-1981 и ИСО 4310-1981 в части определения испытательной нагрузки при статистическом испытании.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К РАСЧЕТУ

1.1. Расчет устойчивости крана должен проводиться для следующих условий:

при действии испытательной нагрузки;

при действии груза (грузовая устойчивость);

при отсутствии груза (собственная устойчивость);

при внезапном снятии груза.

1.1.1. На собственную устойчивость в нерабочем состоянии не рассчитываются краны, у которых стрела в этом состоянии согласно «Инструкции по эксплуатации» (ИЭ) устанавливается в транспортное положение.

1.1.2. На устойчивость при внезапном снятии груза не рассчитываются краны, у которых грузозахватный орган это не допускает.

1.2. Исходные данные для расчета должны соответствовать указанным в конструкторской и эксплуатационной документации.

1.3. В расчетах должны быть учтены нормативные и случайные составляющие нагрузок, определяемые в соответствии с указаниями настоящего РД, в сочетаниях, установленных в табл. 1.

В сочетаниях 2 - 8 должны учитываться нагрузки от расчетного наклона основания крана, совпадающего с направлением ветра и определяемого как сумма предельного угла наклона площадки, на которой устанавливается кран ( i ₁ ) и наименьшего угла наклона крана (i ₂ ) относительно площадки, при котором все опоры, не лежащие на ребре опрокидывания, оказываются разгруженными.

Примечания : 1. К нормативным относятся составляющие нагрузок, предельные значения которых контролируют во время эксплуатации, или при изготовлении, например, путем взвешивания, и определяют только на основании характеристики крана (грузоподъемность, вес крана, ветровой район по ГОСТ 1451-77 и т.п); 2. К случайным относятся составляющие нагрузок, предельные значения которых контролирует крановщик (динамические нагрузки при работе механизмов) или они не поддаются контролю вообще (динамические нагрузки от пульсации ветра).

1.3.1. В расчетах не должны учитываться нагрузки, вызванные неквалифицированным управлением краном.

1.3.2. Значение угла наклона i ₁ должно приниматься по паспорту крана и (или) ИЭ.

1.3.3. Значение угла наклона i ₂ должно определяться расчетом или путем испытания. Для кранов, установленных на выносных опорах, а также для гусеничных кранов разрешается принимать , где B - расстояние, м, между опорами, колея или база гусеничного движителя.

1.4. Направления нормативных составляющих нагрузок (физически осуществимых) в каждом сочетании по табл. 1 должны приниматься наиболее неблагоприятными относительно ребра опрокидывания, при котором кран по устойчивости максимально приближается к предельному состоянию.

1.5.1. Разрешается определять деформации только от действия нормативных составляющих нагрузок.

1.6. Взаимное положение частей крана должно приниматься наиболее неблагоприятным из числа допускаемых ИЭ.

1.6.1. Разрешается определять расчетное, т.е. наиболее неблагоприятное взаимное положение частей крана, используя только нормативные составляющие нагрузок.

Рассчитываем фундамент на опрокидывание

Давно известно, что надежность здания зависит не только от правильного выбора фундамента, качественных стройматериалов, профессиональных работников, но и от определения грунтов на участке и соответствующий расчет нагрузок.

Сведения и задачи для расчетов

Стройка начинается с расчета. Это первое правило строительства и неважно, идет речь о жилом 9-этажном доме или хижине дяди Тома, к примеру. Для расчетов необходимы данные. Сбор сведений – такая же ответственная работа, как и проведение расчетов. Данные собираются по-разному. Это могут быть динамические или статические испытания, а зачастую параметры и значения из таблиц.

Для проектирования фундаментов нужны такие сведения:

выкладки инженерно-геологических работ;
характеристика здания – назначение, конструкционные решения, технология строительства;
какие силы и нагрузки действуют на фундамент;
наличие близкорасположенных фундаментов и воздействие на них возводимого здания.

Все указания по расчетам оснований зданий и сооружений приведены в одноименном СП 22.13330.2011, актуализированной версии СНиП 2.02.01-83.

При расчетах определают:

каким будет основание;
тип, конструкцию, материал и размер фундамента;
работы по уменьшению влияния деформаций;
мероприятия для ослабления изменений близлежащих фундаментов.

Расчет оснований

Основополагающим в расчетах является условие, что несущая способность грунтов вычисляется вместе со всеми элементами сооружения.

Разработкой должна быть решена задача обеспечение их устойчивости в любых проявлениях неблагоприятных вариантов нагрузок и воздействий. Ведь потеря устойчивости оснований соответственно повлечет деформацию, а, возможно, и разрушение всего или части здания.

Проверке подвергаются такие вероятные потери устойчивости:

сдвиг грунтов основания вместе с фундаментом;
плоский сдвиг сооружения по соприкосновению: подошва сооружения – поверхность грунта;
смещение фундамента по какой-либо из его осей.

Помимо нагрузок и других сил, действующих на конструкции, устойчивость здания зависит от глубины заложения, формы, размера подошвы фундамента.

Применение метода предельных состояний

Расчетная схема определения нагрузок достаточно разнообразна и специфична для каждого объекта. На разных этапах до 1955 г. существовали разные методы расчета конструкций: а) допускаемых напряжений; б) разрушающих нагрузок. С момента указанной даты расчеты ведутся по методу предельных состояний. Его особенностью является наличие целого ряда коэффициентов, учитывающих предельную прочность конструкций. Когда такие конструкции перестают отвечать требованиям эксплуатации, их состояние называется предельным.

Упомянутыми СП и СНиП устанавливаются следующие предельные состояния оснований:

По несущей способности входят состояния, при которых основание и сооружение не соответствуют эксплуатационным нормам. Это может быть лишение ими устойчивого положения, обрушение, разного рода колебания, избыточные деформации, как пример: оседание.

Вторая группа объединяет состояния, которые затрудняют эксплуатацию конструкций или снижают ее срок. Здесь могут иметь место опасные смещения – осадка, крен, прогибы, появление трещин и т. п. Расчет по деформациям выполняется всегда.

Основания рассчитываются по первой группе в таких ситуациях:

при наличии горизонтальных нагрузок – подпорная стена, работы по углублению подвала (реконструкция), фундаменты распорных сооружений;
расположение объекта вблизи котлована, откоса или подземной выработки;
основание состоит из увлажненных или жестких грунтов;
сооружение находится в перечне по I уровню ответственности.

Расчет нагрузок

Проектированием учитываются все виды нагрузок, возникающих на этапах строительства и эксплуатации зданий и сооружений. Порядок их нормативных и расчетных значений установлен в СП 20.13330.2011, обновленной версии СНиП 2.01.07-85.

Нагрузки классифицируются по длительности воздействия, и бывают постоянными или временными.

В постоянные нагрузки входят:

вес элементов и конструкций зданий;
вес насыпных грунтов;
гидростатическое давление грунтовых вод;
предварительно напряженные усилия, например: в железобетоне.

Диапазон временных нагрузок более широк. Можно сказать, что к ним относятся все остальные, не вошедшие в постоянные.

Как правило, на основание или конструкцию действует несколько сил, поэтому расчеты предельных состояний выполняются по критическим сочетаниям нагрузок или соответствующим усилиям. Такие сочетания проектируются при анализе состава одновременного приложения различных нагрузок.

По составу нагрузок различаются:

основные сочетания, куда входят постоянные, длительные и кратковременные нагрузки:

особые сочетания, где помимо основных действует одна из особых нагрузок:

Расчет устойчивости фундаментов

Ленточное основание

Пока лишь только поверхностно ознакомившись с методом предельных состояний, можно представить объем информации и количество расчетов, необходимых для правильного проектирования фундаментов. Здесь нет места ошибкам и оплошностям, ведь речь идет о безопасности не только строителей, но и жильцов или рабочих. И хотя риски массового строительства и индивидуального несопоставимы, малейшие сомнения должны побудить застройщика обратиться к проектировщикам.

Сложный расчет подошвы фундамента на опрокидывание начинается с проверки несущей способности основания. В первую очередь необходимо проверить условие:

На разных грунтах сила предельного сопротивления основания будет разной. Для скальных грунтов ее вычисляют таким образом:

На увлажненных грунтах она определяется из равенства между соотношениями нормальных и касательных напряжений в поверхностях скольжения.

Проверка на сдвиг по подошве

Подошва фундамента

Необходимо из всех возможных поверхностей скольжения найти наиболее опасную, и для нее обеспечить равновесие сил: сдвигающих и удерживающих. Проверочными действиями охватываются сочетания нагрузок и различные воздействия. Для каждого случая вычисляется предельная нагрузка.

Обязательным условием расчетов является построение схем и чертежей (на заданную ось или относительно основания), позволяющих определить равенство сил или моментов. В схемах указываются:

нагрузки от здания;
вес грунта;
сила трения по критической поверхности скольжения;
сила фильтрационного давления.

Поскольку плоский сдвиг по подошве возможен в ситуации, когда механическое взаимодействие грунта и подошвы фундамента путем сцепления меньше горизонтального давления, необходимо произвести расчеты сил на сдвиг и сдерживающих сил. Проверка фундамента на устойчивое положение заключается в соблюдении условия:

где Q1 – составляющая расчетных нагрузок на фундамент, параллельная плоскости сдвига, кН; Еа и Ер – составляющие равнодействующих активного и пассивного давления грунта на боковые грани фундаментов, параллельные плоскости сдвига (кН); N1 – сумма расчитанных нагрузок по вертикали (кН); U – гидростатическое противодавление (кН); b, l – параметры фундамента (м); c1, f – коэффициенты грунтов: сцепления и трения.

Если условие не соблюдается, то сопротивление сдвигу можно увеличить, повышая коэффициент трения. Тогда под фундамент нужно готовить гравийно-песчаную подушку. Посмотрите видео, как сделать песчаную подушку для увеличения устойчивости фундамента.

Сдвиг по подошве обычно происходит на мало сжимаемых грунтах. Зачастую наблюдается глубинный сдвиг внутри грунтового массива.

Проверка на опрокидывание

Это последний этап проведения расчета на опрокидывание. Он скорее формальный, поскольку опрокидывание по одной из граней подошвы может быть вероятным при строительстве на жестком основании – скальных грунтах. В отличие от них сжимаемые основания предрасположены к возникновению кренов, тогда точка вращения смещается к центру фундамента.

В любом случае должно подтверждаться правило, что момент устойчивости сильнее опрокидывающего момента. Проверкой устанавливается следующая закономерность:

Пример

Действие вертикальной нагрузки N1=400 кН/м, горизонтальной – Т1,1=120 кН/м.

Необходимо провести проверку на сдвиг.

Вычисляются нагрузки, действующие на стену. Помимо указанных в условии примера, дополнительно действует горизонтальная сила от пригруза и засыпки. Она определяется по формуле:

Высчитывается собственный вес бетонной стены (плотность 25 кН/м3):

Теперь рассчитаем вес грунта на обрезах:

Рассчитывается сдвигающая сила по формуле:

Теперь удерживающая сила (коэффициент трения 0,45)

Для проверки истинности выражения (12.5) нужно взять коэффициент условий работы и коэффициент надежности (для сооружений III уровня ответственности – 1,1).

Подставляя данные 151,4≤1*221,9/1,1=201,7, получаем результат, что сила трения больше сдвигающей силы, следовательно, устойчивость обеспечивается.

Второй стадией проводится проверка на опрокидывание.

Выявляются горизонтальные силы, их положение относительно подошвы фундамента:

Вычисляется опрокидывающий момент, действующий от горизонтальных сил:

Вертикальные силы создают момент устойчивости относительно выбранной точки подошвы фундамента:

Проверку на опрокидывание можно вывести по коэффициенту устойчивости фундамента