Das Fundament ist die Struktur des Gebäudes unterhalb des Grundrisses. Ziel ist es, die Lasten von der gesamten Struktur auf das Bodenfundament zu übertragen. Beladener Boden kann seine Struktur verändern und Verformungen in Gebäuden verursachen, deren Grenzen durch Normen begrenzt sind. Eine korrekt durchgeführte Berechnung der Fundamente gewährleistet die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit jedes Gebäudes.
Die Fundamente können entsprechend ihrer Belastbarkeit in starre und flexible unterteilt werden. Strukturen aus Schuttbeton und Beton sind starr. Sie widerstehen einer Kompression gut und funktionieren beim Strecken und Biegen nicht gut..
Stahlbetonfundamente haben eine Verstärkung innerhalb der Struktur. Es nimmt Zug- und Biegekräfte wahr, daher ist Stahlbeton für flexible Elemente anwendbar.
Wichtig! Voraussetzung für die Berechnung von Fundamenten ist die Verfügbarkeit der Ergebnisse geologischer und topografischer Untersuchungen auf der Baustelle.
Das Gebäude und der Untergrund werden bei der Berechnung als zusammenarbeitend betrachtet. Der ungünstige Einfluss von Umweltfaktoren kann auch den Untergrund verändern. Beispielsweise beeinflusst die Temperatur die Eigenschaften von quellenden und wogenden Böden, und Wasser kann die Struktur von Senk- und Salzböden verändern..
Die Höhe des Wasserstandorts im Boden, seine mögliche Änderung und die chemische Zusammensetzung des Wassers bestimmen auch die Wahl des Materials, der Struktur und der Bauweise des Fundaments. Alle diese Daten sind im Umfragebericht angegeben.
Fundamenttiefe
Bei der Bestimmung des Niveaus der Kellersohle wird Folgendes berücksichtigt:
- Gebäudestruktur und deren Zweck;
- das Vorhandensein benachbarter Strukturen und die Markierung des Bodens ihrer Fundamente;
- Bodeneigenschaften;
- Grundwasser und Veränderungen in ihrer Position;
- Tiefe des Bodengefrierens;
- nachteilige Auswirkungen auf die Umwelt;
Die Höhe des Bodens des Fundaments wird unabhängig vom Gefriergrad des Bodens gemessen, wenn das Fundament nicht poröser Boden ist und das Gebäude im Winter beheizt wird. Auch wenn Studien und Berechnungen zeigen, dass es keine Verformungen gibt, die die Festigkeit des gesamten Gebäudes verletzen, mit periodischem Einfrieren und Auftauen des Bodens.
Das Fundament der beheizten Räume unter den Außenwänden wird bis zu einer Tiefe gelegt, die größer ist als der berechnete Wert der Gefriertiefe des Bodens, wenn die Grundlage dafür das Heben des Bodens ist.
Der berechnete Wert dieser Tiefe ergibt sich aus der Formel:
df = kh* dfn, Wo
- kh – Wärmekoeffizient im Gebäude;
- dfn – Standardtiefe des Bodengefrierens.
Für Gebäude, die im Winter nicht beheizt werden kh= 1,1; für beheizte kh nach der Tabelle genommen.
Gebäudetyp Lufttemperatur im Nebenraum 0 fünf zehn fünfzehn 20 und mehr Erdgeschoss 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 Lag Böden 1.0 0,9 0,8 0,7 0,6 Isolierte Böden 1.0 1.0 0,9 0,8 0,7 Kellergebäude 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 Standardwert dfn als Durchschnittswert der maximalen jährlichen saisonalen Gefriertiefe für 10 Jahre genommen.
Dieser Wert kann mit folgender Formel berechnet werden:
M.t– Eine dimensionslose Zahl, die der Summe der absoluten Werte von Temperaturen unter Null im Winter in einem bestimmten Gebiet entspricht. Es befindet sich in SP 131.13330.2012.
d0 akzeptiert:
- 0,23 – Tone und Lehm;
- 0,28 – schlammiger und feinkörniger Sand;
- 0,3 – grober und mittelkörniger Sand;
- 0,34 – grobe Böden.
Die wogenden Böden umfassen:
- tonhaltig;
- feinkörniger und schlammiger Sand;
- grobkörnig mit tonschlammigen Einschlüssen.
Berechnung von Streifenfundamenten nach Formeln
Die Berechnung der Fundamente von Gebäuden erfolgt nach 2 Gruppen von Grenzzuständen:
- Tragfähigkeit – die erste Gruppe;
- Verformungen – die zweite Gruppe.
Der erste Grenzzustand impliziert eine völlige Unmöglichkeit, das Gebäude zu betreiben. Der zweite ist, wenn der normale Betrieb schwierig ist. Die Berechnung wird durchgeführt, um die optimalen Abmessungen der Fundamentstruktur zu bestimmen.
Lasten und Stöße
Standardlast multipliziert mit Sicherheitsfaktor (Überlast) – ?f, gibt den Wert des berechneten an.
Design Zuverlässigkeitsfaktor ?f Metallisch 1.05 Beton, Dichte >1600 kg / m3 1.10 Stahlbeton, Stein, Stahl, Holz, Dichte <1600 kg / m3: vorgefertigt – 1,2 auf der Baustelle – 1.3 Böden natürlich 1.1 Bulk 1.15 Für Schnee und Windlast ?f = 1,4 für die Temperaturwirkung ?f = 1.1.
Durch die Einwirkzeit werden die Lasten in permanent und temporär aufgeteilt. Während des Baus sowie im Betrieb arbeiten konstante Lasten ohne Unterbrechung. Dazu gehören das Gewicht aller Gebäudestrukturen und das Gewicht des Bodens. Temporäre Lasten sind unterteilt in:
- Langzeitmaßnahmen (vorübergehend angeordnete Ausrüstung, Lagerung von Materialien und Teilen jeglicher Produktion, Gewicht von Menschen und Tieren, Lauf- und Brückenkrane);
- kurzfristige Maßnahmen (Schnee, Wind, Eis, Inbetriebnahme- und Reparaturausrüstung, Personen usw.);
- Sondermaßnahmen (durch Explosion, Unfälle, Geräteausfall, Änderungen in der Struktur der Basis usw.).
Die Berechnung verwendet eine Kombination von Lasten:
- Grundlegend – permanent + lang wirkend + kurz wirkend.
- Spezial – permanent + langfristig + kurzfristig + eine spezielle Aktion.
Bei der Berechnung der Basis durch Verformungen wird die Grundkombination der Lasten verwendet. Die Hauptkombination wird auch für die Festigkeit berücksichtigt, aber bei besonderen Belastungen wird die Berechnung für eine spezielle Kombination durchgeführt. Für eine bestimmte Art von Lastkombination werden die Reduktionsfaktoren der Kombination bei der Berechnung berücksichtigt – ?.
Letztendlich wird eine gefährlichere Lastkombination gewählt. Bei Wohngebäuden mit starrer Struktur besteht die Belastung des Fundaments aus dem Gewicht:
- Konstante Belastungen:
- Wände, Zwischenböden, Kellerböden (falls vorhanden).
- Fundament und Gewicht auf den Bodenbänken.
- Temporäre Belastungen:
- Schnee.
Eine gleichmäßig verteilte Standardlast für Wohngebäude kann gemäß SNiP – 1,5 kPa (Überlastungskoeffizient – ?f = 1,3).
Bestimmung der Sohlenbreite
Fundamente von Wohngebäuden mit einem starren Strukturschema werden als zentral komprimiert berechnet. Sie sind symmetrisch zum Boden oder zur Kellerwand angeordnet. Die Berechnung basiert auf der Bedingung des Grenzgleichgewichts aller auf das Fundament einwirkenden Kräfte.
F – volle Belastung des Fundaments, h – Fundamenttiefe b – Fundamentgrundbreite
Für eine vorläufige Berechnung können Sie den R-Wert verwenden0 gemäß den folgenden Tabellen.
Grundierung Bodendichte, kg / cm2 Interner Reibungswinkel ? Verformungsmodul E, kg / cm2 Volumengewicht?, T / m3 dicht mittlere Dichte Großer Sand 4.5 3.5 36-41 2000-500 1,75-1,85 Mittlerer Sand 3.5 2.5 33-38 500-300 1.6-1.9 Feiner Sand: 30-36 400-250 – geringe Feuchtigkeit 3.0 2.0 1.6-1.9 – mit Wasser gesättigt 2.5 1.5 1.8-1.9 Staubiger Sand: 28-34 250-125 1,8-2,0 – geringe Feuchtigkeit 2.5 2.0 – nass 2.0 1.5 – wassergesättigt 1.5 1.0
Grundierung Porositätskoeffizient Bodenkonsistenz in kg / cm2 Interner Reibungswinkel ? Verformungsmodul E, kg / cm2 Volumengewicht?, T / m3 dicht Plastik sandiger Lehm 0,5 3.0 3.0 18-28 200-125 1,7-1,95 0,7 2.5 2.0 1,5-1,85 Lehm 0,5 3.0 2.5 12-25 250-80 1,8-1,95 0,7 2.5 1.8 1,75-1,9 1.0 2.0 1.0 1.7-1.8 Tone 0,5 6.0 4.0 30-36 400-250 1,9-2,0 0,6 5.0 3.0 1,9-2,0 0,8 3.0 2.0 1.8-1.9 1.1 2.5 1.0 1.7-1.8 Für ein festes Streifenfundament wird die Breite der Sohle bestimmt:
- F ist die auf den oberen Teil des Fundaments wirkende Last;
- R.0 – Bodenbeständigkeit, die den Tabellen entnommen wird;
- ?mt– das durchschnittliche spezifische Gewicht des Fundaments und des Bodens an seinen Rändern;
- h – Fundamenthöhe.
Lassen Sie uns zum Beispiel die Breite der Sohle eines massiven Streifenfundaments mit einem starren Schema mit den folgenden Daten bestimmen:
- F = 255 kN;
- R0 = 250 kPa – für Lehm mit einem Porositätskoeffizienten von 0,7;
- Verlegetiefe – 1,8 m, Höhe h = 2,0 m. Grundmaterial – Beton M 200, ?mt= 2,0 kg / m3.
Für Tiefen unter 1,5 m wird der Faktor m angewendet.
Legetiefe h 1.4 1.3 1,2 1.1 1.0 0,9 0,8 0,7 0,6 Koeffizient m 0,97 0,93 0,90 0,87 0,83 0,80 0,77 0,73 0,70 Die erforderliche Sohlenbreite wird erhalten:
Als nächstes klären wir R0 für eine Fundamentgrundtiefe von weniger als 2,0 m mit der Formel:
R = R.0* [1 + k1 (b – b0) / b0] * (d + d0) / 2d0;;
- k1 – für Tone, Lehm, sandigen Lehm und schlammigen Sand – 0,05; für grobe Sande und grobe Böden – 0,125.
- b und d – Breite und Tiefe des Fundaments
- b0 und d0 – In Tabellen akzeptierte Werte für Breite und Tiefe
R = 250 · [1 + 0,05 (1,2 – 1) / 1] · (1,8 + 2) / 2 · 2 = 240 kPa
Wir geben die Breite der Basis des Fundaments an
Um genauere Daten zu erhalten, wird der berechnete Wert der Bodenbeständigkeit aus den Vermessungsdaten berechnet.
Berechnung der Streifenfundamente nach Zeitplan
Berechnungsplan für Massivstreifenfundamente für Außenmauern
H. 390 360 330 270 k1 1,04 1,00 0,96 0,90
? 0.0 fünf% zehn% fünfzehn% 20% 25% dreißig% k2 1,07 1,04 1,02 1,00 0,98 0,96 0,93
R. 0,00 300 600 900 1200 1500 1800 2100 k3 0,76 0,81 0,86 0,90 0,95 1,00 1.05 1.10 Zeitplan für die Berechnung von Massivstreifenfundamenten für Innenwände
H. 390 360 330 270 k1 1,04 1,00 0,96 0,90
R. 0,00 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 k3 0,52 0,62 0,72 0,82 0,91 1,00 1,09 1.18 Gemäß dem für Zivilgebäude mit Backsteinmauern erstellten Zeitplan erfolgt die Berechnung anhand der R-Daten und der Anzahl der Stockwerke. Die gefundene Sohlenbreite wird mit den Korrekturfaktoren k multipliziert1, zu2, zu3::
- zu1 – berücksichtigt die Höhe des Bodens;
- zu2 – Verhältnis von Fensterfläche zu Wandfläche in%;
- zu3 – die durch die Überlappung eines Stockwerks übertragene Last.
Die Breite der Sohle kann anhand des Diagramms nur bestimmt werden, wenn die im Diagramm angegebene Wandstärke mit der akzeptierten Dicke des Mauerwerks übereinstimmt.
Lassen Sie uns zum Beispiel die Breite des Kellergeschosses einer 77 cm dicken Außenmauer in einem dreistöckigen Haus (mit Keller) ermitteln. In diesem Fall ist R = 2,0 kg / cm2;; H = 3,0 m; ? = 20%; P = 1800 kg / Lauf. m. Gemäß der Grafik stellen wir fest, dass die Breite der Sohle b ‚= 110 cm beträgt; b = 110 · 0,98 · 1,5 = 113 cm.
Alle bereitgestellten Tabellen und Grafiken sind nur Richtwerte. Eine genauere Berechnung wird von Spezialisten durchgeführt, die auf Bodenuntersuchungen (Feld und Labor) auf der Baustelle basieren.
Wie berechnet man das Fundament richtig? Gibt es bestimmte Formeln oder Richtlinien, die bei der Berechnung von Fundamenten beachtet werden müssen? Welche Faktoren spielen dabei eine Rolle und wie bestimmt man die benötigte Tragfähigkeit? Wäre es ratsam, einen Fachmann damit zu beauftragen oder können Bauherren dies selbst durchführen?