Гибкий ростверк: Насыпи на сваях с гибким геосинтетическим ростверком

Высокий ростверк — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Высокий ростверк

Cтраница 1

Высокие ростверки сооружают такими же методами, что и низкие, когда работы по погружению свай или оболочек ведут с поверхности грунта или островка.
[1]

Подошву плиты высокого ростверка устраивают ниже горизонта низкого ледохода и ниже уровня низкого ледостава, чтобы давление льда не передавалось непосредственно на сваи. Отметка подошвы плиты ростверка также определяется отметкой обреза и необходимой по расчетным и конструктивным соображениям толщиной плиты.
[2]

Сваи с высокими ростверками являются своеобразными инженерными сооружениями ( мосты и их опоры, причалы, пирсы и др.), в которых сваи могут работать на изгиб, центральное и внецентренное сжатие и растяжение. Эти конструкции рассчитываются как плоские или пространственные рамы, где ростверк принимают за жесткий или гибкий ригель, а сваи, заглубленная часть которых является фундаментом, — за вертикальные или наклонные гибкие стойки. Конструкция сваи с низким ростверком состоит из совместно работающих ростверка, свай и грунта в межсвайном пространстве и их рассматривают как свайный фундамент. В этих конструкциях сваи почти полностью погружены в грунт и работают преимущественно на сжатие.
[4]

Применять фундаменты с высокими ростверками, имеющими только вертикальные сваи, целесообразно при малых значениях горизонтальных нагрузок, небольших свободных длинах свай, а также при большом диаметре стволов свай. Погружать вертикальные сваи значительно проще, чем наклонные. Недостатком таких фундаментов является потребность в более развитых в плане плитах ростверков для размещения свай. Плиты фундаментов с наклонными сваями более компактны в плане, поскольку в таких ростверках расстояния между сваями на уровне подошвы плиты можно принимать меньшими, чем при одних вертикальных сваях.
[6]

В современном мостостроении наиболее распространены фундаменты с высокими ростверками. Применение их особенно при значительных глубинах воды позволяет сократить объем кладки фундамента, уменьшить его стоимость и упростить технологию работ. При строительстве сооружений на местности, не покрытой водой, преимущественно применяют фундаменты с низкими ростверками.
[7]

Расстояние Z принимается относительно поверхности грунта при высоком ростверке или подошвы низкого ростверка.
[8]

В фундаментах с низкими ростверками прочность ствола висячих свай в эксплуатационных условиях обычно используется не полностью. В фундаментах же с высокими ростверками решающим для определения сечения продольной арматуры может оказаться расчет на эксплуатационные нагрузки.
[10]

Этот метод широко применяют для сооружения как низких, так и высоких ростверков мостовых опор.
[11]

Конструктивные элементы свайного фундамента пояснены на рис. В. По положению подошвы плиты ростверка относительно поверхности грунта свайные фундаменты могут быть с высокими ростверками ( рис. 7.1 и 7.2) и с низкими ( рис. В.
[13]

При большой мощности надежного слоя ( hhCm) вопрос о глубине заложения фундамента с размерами, принятыми исходя из требований СНиП П-15-74, где среднее давление под подошвой фундамента от нагрузок не превышает расчетного давления на основание, связывается с действием сил морозного пучения. При необходимости создания фундаментов под опоры трубопроводов большого диаметра при их надземной прокладке целесообразно устраивать свайные фундаменты с высоким ростверком.
[14]

Бездонные ящики применяют для сооружения фундаментов, подошва которых не заглубляется в грунт дна или заглубляется на небольшую величину. Сооружение таких фундаментов возможно на скальных или полускальных неразмываемых грунтах основания, обладающих значительной несущей способностью. При нескальных грунтах основания бездонные ящики широко применяют для возведения высоких ростверков свайных и столбчатых фундаментов.
[15]

Страницы:  

1

2




Геосинтетические материалы в свайных технологиях

Геосинтетические материалы в свайных технологиях

Статьи

Геосинтетические материалы находят широкое применение в свайных технологиях, что связано с высокой экономичностью и технологичностью их использования.
Текстильно-песчаные (текстильно-щебеночные) сваи
Одной из наиболее перспективных свайных технологий на сегодняшний день является устройство текстильно-песчаных (щебеночных) свай в геосинтетической оболочке.

Данная технология позволяет возводить насыпи автомобильных и железных дорог, грунтовые платформы и площадки (в том числе в гидротехническом строительстве и портовых сооружениях) на слабых и очень слабых основаниях, в том числе обводнённых. При этом значительно снижается величина осадки, а консолидация завершается чаще всего еще на стадии строительства, поскольку текстильно-песчаные сваи также эффективно работают и в качестве вертикальных дрен. Бесшовные геооболочки производятся на круглоткацком оборудовании из высокомодульных полимерных волокон. В песчаной свае они играют не только роль разделяющей прослойки между грунтом основания и минеральным заполнителем сваи, но и выполняют армирующую функцию за счет активизации расчетных тангенциальных усилий в геосинтетической оболочке.

Для обеспечения устойчивости насыпных сооружений на текстильно-песчаных сваях требуется применение гибкого ростверка из высокопрочных георешёток и тканых (вязаных) геополотен. Обычно в насыпных сооружениях используется два армирующих геосинтетических слоя – в поперечном и продольном направлениях, нижний из которых укладывается на уровне оголовков текстильно-песчаных свай (или на высоте 5-15 см над оголовками поверх выравнивающего подстилающего слоя, уложенного на разделяющий нетканый иглопробивной геотекстиль), второй армирующий слой в перпендикулярном направлении – на высоте 25 – 50 см над первым.

Геосинтетические материалы воспринимают переменные нагрузки и нагрузку от собственного веса и перераспределяют соответствующие напряжения на текстильно-песчаные сваи, в результате чего происходит активизация тангенциальных усилий в армирующей геосинтетической оболочке. В конечном счете нагрузка передаётся на нижележащий несущий слой грунтового основания.

Технологические ограничения. Боковые нагрузки на текстильно-песчаные сваи недопустимы, поскольку они работают по принципу вертикальной колонны и не могут воспринимать значительные боковые воздействия (поэтому при использовании песчаных свай в причальных сооружениях требуется использование шпунтового ограждения с целью восприятия нагрузок от навала судов, волновых и ледовых нагрузок). Помимо этого, технология текстильно-песчаных свай предусматривает определённую величину осадки (расчётная величина, обычно в пределах 5 — 30 мм на каждый погонный метр текстильно-песчаной сваи) вследствие доуплотнения минерального заполнителя свай от собственного веса возводимого насыпного сооружения, из-за чего применение текстильно-песчаных свай в промышленно-гражданском строительстве ограничено.

Кроме этого, недопустимо использовать текстильно-песчаные сваи в качестве висячих свай. Для предотвращения потери устойчивости насыпного сооружения вследствие возникающих усилий распора, его откосная часть также должна устраиваться на свайном основании. Для предотвращения дополнительных напряжений геооболочки после извлечения обсадной трубы необходимо обеспечить соответствие внутреннего диаметра трубы расчетному (до наступления напряжённо-деформированного состояния материала) диаметру армирующей геооболочки.

В остальном, данная технология находит широкую область применения благодаря своей универсальности и широкому диапазону допустимых для эффективного применения параметров грунтов основания.
В зависимости от несущей способности грунтов основания, текстильно-песчаные сваи могут быть устроены как способом вибропогружения обсадной трубы, так и способом выемки с помощью шнека грунта основания под обсадную трубу.
Буронабивные сваи в технологической геосинтетической оболочке (геоопалубке)
Относительно новой, но уже хорошо зарекомендовавшей себя технологией с экономической и экологической точки зрения является использование геосинтетических оболочек при устройстве буронабивных бетонных свай.

Данное решение помогает устраивать однородные бетонные сваи заданной прочности за счет предотвращения растекания бетонного раствора по слабым слоям грунтового основания. Кроме экологических преимуществ (предотвращение загрязнения грунтовых вод), устройство буронабивных свай в геосинтетической оболочке является также экономически целесообразным, поскольку предотвращает потери бетонного раствора при устройстве свай. Поскольку в данной ситуации время работы геооболочки минимально (до набора расчетной прочности бетона в свае), наиболее экономичным является использовать шовные геооболочки, поскольку долговременные характеристики геосинтетической оболочки здесь не играют особой роли. Тип и марка геосинтетических оболочек определяется на основании расчётных данных (исходя из разницы давлений снаружи и внутри оболочки в подошве сваи), а также исходя из физико-механических параметров тканого геополотна. Компания Tele Textile использует уникальный шестистрочный шов из высокомодульных полимерных нетей при производстве шовных геооболочек, что даёт минимальный понижающий коэффициент на швы, стыки и нахлёсты.

Геосинтетический ростверк насыпных сооружений на бетонном основании
Возведение насыпных сооружений на бетонных сваях также достаточно часто встречается в дорожном, аэродромном и железнодорожном строительстве. В качестве гибкого ростверка здесь также используются высокопрочные армирующие геосинтетические материалы (георешётки и тканый/вязаный геотекстиль). Обычно в насыпных сооружениях используется два армирующих геосинтетических слоя – в поперечном и продольном направлениях, нижний из которых проходит непосредственно по оголовкам свай, второй армирующий слой в перпендикулярном направлении – на высоте 25 – 50 см над первым. Геосинтетические материалы воспринимают переменные нагрузки и нагрузку от собственного веса и перераспределяют соответствующие напряжения на бетонные сваи, которые, в свою очередь, передают напряжения на нижележащий несущий слой грунтового основания.
Для предотвращения потери устойчивости насыпного сооружения вследствие возникающих усилий распора, его откосная часть также должна устраиваться на свайном основании.

Минимальная высота насыпи над оголовками песчаных свай составляет 1,5 – 2,0 м (без учёта толщины дорожной одежды или верхнего строения железнодорожного пути) с целью обеспечения устойчивости против локальных просадок верха насыпи в межсвайном пространстве.

Виды свайных фундаментов

Навигация:
Главная → Все категории → Фундаменты

Виды свайных фундаментов

Виды свайных фундаментов

Сваями называют погружаемые или сформированные в грунте в вертикальном или наклонном положении относительно длинные элементы, передающие нагрузки на нижележащие слои грунта основания.

Фундаменты из свай часто применяют при наличии в верхней зоне грунтов основания слабых грунтов, когда возникает необходимость передачи нагрузки от сооружения на более плотные грунты, залегающие в данном случае на некоторой, иногда значительной, глубине.

В условиях современного строительства свайные фундаменты используют очень пшроко. Большинство жилых и общественных зданий с количеством этажей более девяти возводят на свайных фундаментах. Это объясняется их повышенной несущей способностью по сравнению с фундаментами, возводимыми в открытых котлованах, а также сравнительно меньшей трудоемкостью земляных работ.

Свайным фундаментом считают группу свай, объединенных сверху специальной конструкцией в виде плит или балок, называемых ростверками, которые предназначены для передачи и равномерного распределения нагрузки на сваи. Ростверки, являясь несущими конструкциями, служат для опирания надземных конструкций зданий.

Различают свайные фундаменты с низким ростверком, промежуточным и высоким.

Низкий ростверк (рис. 9.1, а) расположен ниже спланированной поверхности земли. Являясь частью свайного фундамента и взаимодействуя с грунтом основания, он способен передавать часть вертикального давления на основание по своей подошве и воспринимать горизонтальные усилия. При устройстве ростверка в зоне промерзания на него будут действовать нормальные и касательные силы морозного пучения, поэтому низкие ростверки в пучиноопас-ных грунтах рекомендуется располагать ниже зоны промерзания или использовать мероприятия, направленные на снижение вредного воздействия в результате промерзания.

В свайном фундаменте с низким ростверком в совместной работе участвуют сам ростверк, сваи и грунт, находящийся в межсвайном пространстве, причем сваи работают в основном на сжатие.

Промежуточный ростверк устраивают непосредственно на поверхности грунта без заглубления (рис. 9.1, 6) и используют при устройстве свайных фундаментов на непучинистоопасных грунтах. В связи с тем что верхние слои грунта, как правило, имеют низкую несущую способность, промежуточные ростверки не могут передавать вертикальное давление по своей подошве.

Рис. 9.1. Схемы свайных ростверков

Высокие ростверки расположены на некотором расстоянии от поверхности земли (рис. 9.1). Свайный фундамент с таким ростверком применяют под внутренние стены гражданских и жилых зданий с техническими подпольями, мостовые опоры и др.

Для увеличения жесткости при действии горизонтальных нагрузок, кроме вертикальных, забивают и наклонные сваи. Такие конструкции рассчитывают как плоские или пространственные рамы, в которых ростверк считается жестким или гибким ригелем, а сваи вертикальными или наклонными стойками, работающими на изгиб, внецентренное сжатие или растяжение.

В практике строительства применяют следующие типы свайных фундаментов: из одиночных свай, ленточных свайных фундаментов, свайных кустов и сплошных свайных полей.

Фундаменты из одиночных свай используют только под легкие, как правило, каркасные здания, когда нагрузку, передаваемую колонной, может воспринять одна свая. В некоторых случаях применяют так называемые сваи-колонны, которые, являясь одновременно и сваями и колоннами здания, приводят к существенному снижению трудоемкости строительно-монтажных работ.

Ленточные фундаменты применяют в основном под несущие стены и другие протяженные конструкции. Сваи в фундаменте располагают в один, два или более рядов в линейном или шахматном порядке (рис. 9.2, а). При многорядном расположении свай ленточный фундамент, имея большую жесткость, способен воспринимать внецентренно приложенную нагрузку без изгиба свай, в то время как при однорядном расположении сваи будут работать на изгиб.

Кусты свай (рис. 9.2, 6) используют в основном под отдельные опоры (колонны и столбы). Количество свай в таком фундаменте должно быть не менее трех. До
пускается применение свайного куста и из двух свай, но только в случае, если с помощью проектных и конструктивных мероприятий удается предотвратить
развитие изгиба свай в плоскости, перпендикулярной оси, проходящей через обе сваи.

Рис. 9.2. Виды свайных фундаментов

Сплошные свайные поля (рис. 9.2, в) применяют под тяжелые многоэтажные и башенные сооружения, имеющие небольшие габариты в плане. Свайным полем часто называют также систему свай, размещенных на строительной площадке под строящееся сооружение. Поля могут состоять из одиночных свай, кустов или системы свай под ленточные фундаменты.

Широкое применение в гражданском строительстве свайных фундаментов обусловлено возрастанием нагрузки от возводимых зданий и сооружений, увеличение объемов строительства на площадках с неудовлетворительными грунтовыми условиями, а в некоторых случаях возможностью получения более простых и экономически выгодных решений конструкций подземных частей зданий.

Сваи различают по условиям изготовления и погружения, материалу, из которого изготовляются, по способу передачи нагрузки на грунты оснований, а также по размерам и формам Поперечного и продольного сечений.

Похожие статьи:
Фундаменты глубокого заложения

Навигация:
Главная → Все категории → Фундаменты

Статьи по теме:

Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум

Методы строительства дорог в сложных гидрогеологических условиях. Опыт трассы «Таврида»

Улучшение качественного состояния дорог в России — капитально ремонтируемых, строящихся и вновь проектируемых, напрямую зависят от целого ряда факторов, таких как местные гидрогеологические условия, качество проектирования и использования при этом инновационных материалов и передовых технологий строительства. Ведь ни для кого ни секрет, что климат России имеет особую дифференциацию, несравнимую ни с одной другой страной мира. Это объясняется широкой протяжённостью страны по Евразии, неоднородностью расположения водоёмов и большим разнообразием рельефа: от высокогорных пиков до равнин, лежащих ниже уровня моря. К слову сказать, самое большое в мире Васюганское болото площадью 53 тыс. м2 также находится на территории России. Всё это обуславливает особые условия эксплуатации и проектирования объектов дорожного строительства

        Одной из основных причин разрушения грунтовых оснований дорог, их размывов, обрушений, пучения и других подобных явлений, как правило, является высокая степень фильтрации, или насыщения влагой. Строя дорогу, мы изменяем местные гидрологические условия. При этом в массиве карстовых и суффозионных грунтов подземная вода при фильтрации совершает разрушительную работу — из пород вымываются составляющие их частицы. Это сопровождается оседанием поверхности земляного полотна, его провалами и образованием воронок.

   Решить проблему карстооброзования возможно с помощью такого инновационного технического решения как гибкий ростверк. Конструкция гибкого ростверка предполагает одновременное применение современных геосинтетических материалов, таких как силовая ткань и бентонитовый мат. Их комбинация позволяет создать саморегулируемую систему восприятия нагрузок и их пропорционального распределения на грунт основания и оголовки свай. Функция гидроизоляционного слоя, в данном случае, призвано предотвратить фильтрацию и миграцию воды под дорожным основанием в зону развития опасных геологических процессов.

Полную версию статьи читайте на страницах журнала «Автомобильные дороги», № 11, 2020 г.

Монтаж узлов фундаментов с битумными рулонными материалами со свободной укладкой ТЕХНОЭЛАСТ ТЕРРА. Обустройство гидроизоляционной мембраны в зоне свайного поля


Конкретная схема устройства горизонтальной гидроизоляционной мембраны в месте примыкания к сваям определяется с учетом необходимых конструктивных расчетов сваи и ростверка.


Согласно СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» сопряжение железобетонной сваи с монолитным ростверком выполняют в виде условношарнирного опирания или жесткого защемления.


При шарнирном опирании голову сваи заделывают в ростверк на 50 мм (реже 100 мм).


Жесткое сопряжение свай с ростверком осуществляют заделкой головы сваи на глубину L, соответствующую длине анкеровки арматуры, а чаще всего заделкой в ростверк выпусков арматуры на длину их анкеровки, при этом голову сваи заделывают в ростверк на глубину 100 мм (реже на 50 мм).

Сопряжение сваи и ростверка, шарнирное опирание:

  1. Ростверк;
  2. Бетонная подготовка;
  3. Свая


Оголовок сваи должен быть прочным, без каверн, трещин, раковин.


По периметру сваи в бетонной подготовке устраивается штраба прямоугольной формы ~ 30х20 мм (40х30 мм). Штраба может формироваться непосредственно при производстве бетонных работ либо создаваться после бетонирования.


Выполняется укладка горизонтальной гидроизоляционной мембраны из материала Техноэласт ТЕРРА. При этом края рулонов подрезаются по внешнему контуру штрабы. При свободной укладке материала по периметру штрабы сначала устраивается слой усиления шириной 100‑150 мм, к которому приплавляется гидроизоляционная мембрана. При сплошном наплавлении материала в слое усиления нет необходимости.


После наплавления гидроизоляционной мембраны штраба заполняется битумно-полимерным герметиком ТЕХНОНИКОЛЬ № 42. Предварительно стенки штрабы обрабатываются праймером ТЕХНОНИКОЛЬ № 01. При этом для обеспечения нормальной работы герметика необходимо убрать адгезию с третьей стороны штрабы, для чего используется антиадгезионная прокладка. При работе по влажным поверхностям необходимо применять влагоотверждаемые материалы (герметик и праймер), например, однокомпонентные влагоотверждаемые полиуретаны либо материалы, которые можно наносить по влажному основанию.


После полимеризации герметика наносят эластичную битумно-полимерную мастику (например, ТЕХНОНИКОЛЬ № 21, 31, 41) в два слоя с заходом на сваю. Место нанесения мастики на сваю предварительно обрабатывается праймером ТЕХНОНИКОЛЬ № 01. При работе по влажным поверхностям применяются мастики и праймера, которые можно наносить по влажным основаниям.  

Сопряжение сваи и ростверка, жесткая заделка:

  1. – Ростверк;
  2. – Арматурные выпуски;
  3. – Бетонная подготовка;
  4. – Свая


Мастика дополнительно армируется щелочностойкой стеклосеткой, которая утапливается в первом слое.


Такое решение позволяет выполнить работы по сваям любой формы. При этом считается, что сама свая является абсолютно водонепроницаемой.


На время производства работ голова сваи защищается от попадания на нее следов битума от герметика, мастики, материала гидроизоляционной мембраны и других материалов, препятствующих адгезии и созданию слоя скольжения сваи и ростверка относительно друг друга.

Устройство горизонтальной гидроизоляционной мембраны по свайному полю:


  1. Ростверк;
  2. Набухающий шнур;
  3. Защитная ц/п стяжка;
  4. Бетонная подготовка;
  5. Тарельчатый держатель;
  6. Слой усиления;
  7. Свая;
  8. Герметик;
  9. Наплавление;
  10. Усиленная щелочностойкой сеткой мастика;
  11. Техноэласт ТЕРРА;
  12. Праймер ТЕХНОНИКОЛЬ № 01;
  13. Антиадгезионная прокладка

Была ли статья полезна?

Армирование ростверка свайного фундамента: чертеж, расчет, схема

Существует несколько популярных видов фундамента с ростверком: ленточный, плитный и свайный. Все они отличаются между собой конструкцией, несущими характеристиками и прочностью, используются на различных типах грунтов, а поэтому и схема их монтажа разнится. Но единственный общий момент, который обеспечивает максимально возможную несущую нагрузку на основание такого типа – правильное армирование.

Оно должно обязательно быть указано в чертеже, где также должен быть произведен расчет арматуры, ее длины и толщины, способа соединения прутьев. Соответственно, весь процесс армирования нужно выполнять строго по чертежу, соблюдать все расчеты, чтобы потом фундамент не разрушился из-за несоблюдения технологии.

Схема армирования свайного ростверка.

Армирование плитного и монолитного ростверка

Типичная схема армирования.

Если нужно выполнить армирование монолитного ростверка, тогда укладка горизонтальных поясов делается в два отдельных ряда при расстоянии в 20-30 см. Между поясами нужно предусмотреть продольные линии связи с проволоки или арматуры, места соединения скрепить болтовыми зажимами.

Сварку использовать не рекомендуется из-за возможной деформации стали.

При расчете арматуры берется во внимание количество горизонтальных поясов, а также наличие вертикальных соединительных групп. Как правило, вертикали устанавливают с шагом в 20 см, но это правило иногда обходят за счет использования более мощной проволоки.

В схеме армирования монолитного ростверка всегда предусматриваются пояса. Каркас делается пространственным, т.е. используются вертикальные пучки нарезанной арматуры. Длину подбирают такую, чтобы прутья не выступали за пределы ростверка.

Как правило, вертикальные стержни соединяются с горизонтальным поясом гибкой проволокой. Армирование ростверка будет завершено, когда будут уложены и соединены между собой все стержни и тщательно защищен нижний слой. Затем можно начинать заливку ростверка бетонным раствором.

Армирование ленточного ростверка

Принципиальная схема устройства фундамента.

Схема армирования ленточного ростверка практически ничем не отличается от монолитного. Первое отличие – монолитный имеет единую армированную плиту под периметром здания. А ленточный сооружается по периметру только несущих стен и там армируется. Соответственно, при расчете армирования ленточного фундамента учитывается меньшее количество арматуры, а также используемого бетонного раствора.

Второе отличие – способ установки опалубки, т.к. это двухсторонняя защитная плоскость, которая существенно ограничивает возможности доступа к арматуре.

Армирование выполняется только способом соединения вязальной проволокой – сварка недопустима.

При разработке чертежа армирования ленточного ростверка, прорабатывается отсутствие мест провисаний прутьев, а также вертикальные армирующие пучки. Во время заливки бетоном все прутья должны стоять именно в тех местах, где это указано на схеме. Любые смещения недопустимы, а поэтому соединение должно быть жестким.

Третье различие между ленточным и монолитным ростверком — способ армирования. В монолитной конструкции соединяются все оголовки, а в ленточной – только соседние конструкции, а поэтому расчет ленточного основания выходит дешевле.

Особенности выполнения работ

Ключевая проблема, какая возникает при расчете и строительстве фундамента, – неправильный выбор сечения самого ростверка. Нужно всегда учитывать наличие воздушной подушки под плоскостью ростверка.

Также некоторые проектировщики, особенно без опыта, могут в схеме совместить элементы плитной и ленточной конструкции. Если зимой возникнет вспучивание почвы, тогда лента фундамента поднимется, а плиты – нет. В результате случится разрыв свай и быстрое разрушение основания.

Если нужно сделать расчет поперечного сечения ростверка и размера свай, тогда нужно сначала разработать проект дома со спецификациями несущих стен и перекрытий. За счет этих данных проводится расчет допустимых нагрузок на будущее основание, подбирается тип заводский свайных элементов и уже затем подбирается толщина плиты ростверка.

Если выбор остановлен на ленточном типе основания, тогда толщина ростверка соответствует толщине несущих стен или может быть немного больше за счет утепления и декоративного оформления. Если такое основание строится на площадке с уклоном, тогда сразу подбираются сваи различной длины.

В некоторых случаях уклон площадки слишком большой. В таких случаях использовать сваи очень большой длины не рекомендуется, ведь возможно возникновение горизонтальных разрывов даже посередине сваи. В таких случаях строят ступенчатый фундамент, где предусмотрено углубление опорных стержней на глубину до 25 см, а опора вводится на 5-7 см.

При выборе ступеней также определяются сразу с толщиной кладки стены, а также места расположения опор. Тут нужно помнить, что края ступеней не должны опираться на опоры. Поэтому сваи устанавливаются полностью в свободном порядке. Арматура устанавливается на одной плоскости со зданием, расположение ее должно быть в самих ступенях, соединение – гибкое, без сварки.

Армирование плитного фундамента

При расчете необходимого количества арматуры, нужно воспользоваться типом и формой будущего основания. Эти характеристики железобетонной основы можно получить, определившись с будущей нагрузкой на фундамент и несущими характеристиками почвы. Часто используются ребристые прутья в горизонтальных и вертикальных поясах, т.е. арматура класса А3 с толщиной 10 мм.

При обустройстве армирующих поясов можно использовать прутья и большей толщины. Ведь чем они толще, тем фундамент получится прочнее. Также проектировщик при расчете должен учесть особенности почвы, тип будущего здания, его этажность и площадь. Если грунт плотный, то степень деформации основания будет меньше. Если же почва рыхлая, тогда в сваях и в ростверке нужно применять арматуру с диаметром 14-66 мм и более.

Шаг сетки для всех типов армирования составляет 20 см.

Чем отличается жесткий фундамент мелкого заложения от гибкого. Фундаменты мелкого заложения: классификация, технология укладки, расчёт

Фундаменты мелкого заложения: классификация и основные определения

Прежде чем дать ответ на вопрос, что такое фундаменты мелкого заложения классификация и основные определения таких фундаментов, нужно твёрдо понимать, что вообще из себя представляют фундаменты мелкого заложения.

По сути своей, это все обычные типы фундаментов, которые расположены очень близко к поверхности земли. Глубина фундаментов мелкого заложения не превышает, как правило, пятидесяти сантиметров, отсюда и название.

Ленточный фундамент мелкого заложения

В общем случае все фундаменты можно разделить на три типа:

  1. Фундаментная плита;
  2. Свайно-ростверковый фундамент, или столбчатый фундамент, или колонный фундамент, или просто свайный;
  3. Ленточный фундамент.

Все фундаменты могут быть либо сборными, либо монолитными.

Как уже говорилось, все эти фундаменты могут быть заглубленными и мелкозаглубленными. Соответственно, вся классификация обычных фундаментов подходит и для фундаментов мелкого заложения.

Можно такие фундаменты классифицировать и по иному признаку, скажем, по материалу, на котором они возводятся, то есть по материалу основания фундамента.

Классификация выглядит следующим образом:

  • Фундамент мелкого заложения на выравнивающей подсыпке;
  • Фундамент мелкого заложения на подсыпке из непучинистого материала;
  • Фундамент на подушке из непучинистого материала;
  • Мелкозаложенный фундамент на выравнивающей подсыпке;
  • Мелкозаложенный фундамент на подушке из непучинистого материала.

Из такой классификации видно, что некоторые типы фундаментов отличаются между собой всего одной вещью: подсыпкой или подушкой.

Для того, чтобы строить, нужно понимать, что строишь, поэтому следует ознакомиться с некоторыми базовыми понятиями, касающимися строительства фундаментов.

Подушка – это слой материала под фундаментом, который нужен для того, чтобы снизить эффект пучинитости грунта и увеличить несущую способность фундамента. Подушкой можно назвать слой щебня, который уложен под фундамент и с его боков, как правило, сам фундамент находится немного внутри подушки, как человек, спящий на обычной подушке, отсюда и название.

Подсыпка – это слой материала, который снижает эффект пучинистости и повышает несущую способность фундамента. Фактически выполняет те же функции, что и подушка, разница только в конструкции. Если подушка как бы обволакивает фундамент с трёх его сторон – низ и две боковые стороны, то подсыпка касается только одной стороны фундамента — низа.

Монолитная плита

Лента фундамента – это фактически и есть фундамент. Таким термином принято называть монолитный ленточный фундамент, а точнее видимую его часть, то ест только бетон без подсыпки или подушки.

Ростверк – это перекрытие, которое используется для настила на колонны свайного фундамента. В роли ростверка может выступать лента фундамента, то есть такой же залитый в опалубку бетон, или же сборный ростверк, состоящий их железобетонных плит и иного материала.

Колонна фундамента – это часть свайного фундамента, которую принято называть просто словом «столб». Может выполняться из различных материалов.

Можно классифицировать по целостности, как сборная колонна, монолитная, трубчатая. Сборная колонна выполнена из штучных элементов, таких как кирпич, бетонные плиты. Монолитная колонна выполнена из бетона, который заливается в опалубку. Трубчатая колонна выполнена из различных труб, например, металлических, асбестобетонных, асбестовых.

Пожалуй, это все необходимые базовые понятия, которые нужно знать при строительстве не только фундаментов мелкого заложения, но и вообще всех фундаментов.

Теперь, возвращаясь к классификации фундаментов, можно выделить ещё два типа, как фундаментов глубокого заложения, так и фундаментов мелкого заложения:

  • Жёсткие фундаменты;
  • Гибкие фундаменты.

Первый тип фундаментов работает в большинстве своём на сжатие, а второй тип работает на скалывающие и растягивающие усилия.

Жёсткие фундаменты лучше устраивать на непучинистых грунтах, все остальные типы грунта требуют устройства именно гибких фундаментов.

Ленточный малозаглубленный фундамент

Ленточный фундамент выглядит, как непрерывная стена из бетона, которая имеет равномерное распределение всей нагрузки от строения, и которая передаёт всю эту нагрузку так же равномерно на грунт.

Устройство фундамента из блоков

При возведении ленточного фундамента нужно сделать песчаную подушку, которая должна быть толщиной не больше 10 сантиметров. Основное предназначение такой подушки убрать все неровности в месте соприкосновения ленты фундамента и поверхности грунта.

Не все типы грунта требуют устройства песчаной подушки, например, она нужна в глинистых грунтах, но не нужна в крупнозернистых песчаных грунтах. В песчаном грунте роль такой подушки может выполнять слой тощего бетона, который часто называют подбетонкой. Толщина слоя может лежать в пределах от 10 сантиметров до 15.

Что касается ширины такого фундамента, то можно говорить, что она прямо пропорционально зависит от ширины стен, а также той нагрузки, которая будет оказываться на фундамент. Как правило, ширина стен немного меньше, примерно сантиметров на 10, чем ширина фундамента. Реже встречаются случаи, когда фундамент мелкого заложения делают одной ширины со стенами. Вообще не встречаются фундаменты уже стен.

Говоря о высоте фундамента, следует отметить разнообразие диапазонов. Всё дело в том, что высота напрямую зависит от нагрузки строения, которую оно оказывает на фундамент. Как правило, мелко заглубленный фундаменты делаются для «лёгких» зданий, но степень лёгкости тоже может быть разной.

Армирование ленточного малозаглубленного фундамента

Если сделать фундамент по высоте таким же, как и его ширина, то это приведёт к тому, что уменьшится зона сжатого поперечного сечения. В этом случае фундамент лучше армировать на двух уровнях, а ещё лучше, если позволяет высота, на трёх уровнях. Армировать фундамент нужно не для того, что бы он стал более крепким, хотя и для этого тоже. Основная задача армирования заключается в том, чтобы предотвратить разлом при разных нагрузках на разные его части.

Возведение дома

Как это происходит? Всё дело в том, что в тёплую погоду на фундамент действует две силы: сила тяжести дома, которая направлена вниз, то есть давит на фундамент сверху, и сила реакции опоры от грунта, которая направлена вверх, то есть давит на фундамент снизу.

Эти две силы находятся в равновесном состоянии между собой, поэтому в фундаменте нет напряжения изгиба. Всё меняется с наступлением морозов.

На фундамент уже будет действовать три силы:

  • Сила тяжести дома, которая направлена вниз, то есть давит на фундамент сверху;
  • Сила реакции опоры, которая направлена вверх, то есть давит на фундамент снизу;
  • Сила пучения грунта, которая неравномерно распределена по всей площади фундамента и, которая давит на него с разных сторон, то есть и снизу и с боков, несмотря на то, что фундамент мелкозаглублен.

Именно последняя сила разрывает баланс сил и приводит к тому, что в фундаменте возникает изгибающее напряжение, что может привести к его разрушению, если в нём нет арматуры.

Причём, как уже было сказано, не известно, где эта сила будет большей, а где меньшей, поэтому арматуру лучше расположить и снизу и сверху. Такой же процедуре следует подвергнуть не только прямые участки ленты фундамента, но и углы тоже. Так как ленточный фундамент лежит не на опорах, а полностью на земле, то становится не ясно, в каком его месте может возникнуть момент изгибающей силы, и в какую сторону направлен вектор действия силы.

Если стержни арматуры не проложить в углах, то получится тот же эффект, что если бы они обрывались на середине прямого участка ленты фундамента. Для того, чтобы выполнить армирование мелко заглубленного фундамента не надо ничего придумывать.

Принцип армирования ничем не отличается от армирования вообще любой продукции из бетона. Для углов требуется изготовить прутья, которые будут по длине равны сумме одной трети длины первой стены и одной трети длины второй стены. Например, если стена имеет длину в 15 метров, а вторая стена имеет длину в 9 метров, то угол между ними нужно армировать с помощью прута длиной в 15/3+9/3 = 8 метров. Такие прутья не сгибаются под прямым углом, а сгибаются дугой, чтобы не было острого угла. Как и на прямых участках, прутья для того, чтобы не рассыпаться свариваются между собой хомутами.

Хомуты представляют собой те же прутья арматуры, только согнутые буквой «П». Сначала такими хомутами скрепляются между собой все прутья, которые лежат в одной горизонтальной плоскости, то есть прутья одного яруса, потом такими хомутами скрепляют между собой два разных яруса, если их три, то делают хомут на три яруса и так далее.

Глубина мелко заглубленного фундамента

Устройство ленточного монолитного фундамента

Фундамент мелкого заложения называется так потому, что имеет низкую глубину закладки. Этот факт обуславливается тем, что промерзает земля зимой на определённую глубину.

Можно сказать, что именно фактор промерзания земли является основополагающим для строительства фундамента. Ведь именно этому физическому процессу свойственно вызывать эффект пучения грунта. Чем опасно это явления для фундамента мы уже выяснили.

Итак, при закладке фундамента следует особое внимание обратить на глубину промерзания грунта в вашем регионе. Исходя из этих данных можно выбрать глубину закладки фундамента. Его нужно располагать либо на глубине большей глубины промерзания, либо меньше этой отметки.

Мелко заглубленный фундаменты – это именно те фундаменты, которые располагаются выше отметки промерзания. Как правило, для устройства такого фундамента просто срезают плодородный слой почвы и ставят фундамент. Исходя из этого, можно судить о максимальной глубине погружения в грунт мелко заглубленных фундаментов. Как правило, плодородный слой не составляет больше полуметра – это и есть максимальная глубина.

Неармированные ленточные грунты

На первый взгляд кажется, что название уже само по себе противоречиво вышесказанному про армирование. Однако имеется в виду, что для того, чтобы защитить фундамент от силы пучения грунта можно применять не только способ армирования этого фундамента.

Вообще для того, чтобы понять почему происходит такой эффект пучения, нужно понять природу его возникновения. В научной литературе часто можно встретить график, который носит название «Кривая глубины промерзания». Этот график условно описывает линию промерзания грунта в каждой его точке. Итак, если за единицу измерения взять один градус по Цельсию, то легко температуру можно представить векторами. Поскольку мы говорим о промерзании грунта, то интересовать нас будут только отрицательные температуры. Если нарисовать на грунте в каждой точке единичный вектор, то можно увидеть, что по грунту он распространяется ровной кривой, описывая при этом окружность.

Траншея под фундамент

Такая идеальная фигура получается только тогда, когда грунт имеет в любом месте абсолютно идентичный состав. На практике такого не существует, поэтому и линия промерзания будет кривой на каждом её участке.

Если проанализировать линию промерзания под любым зданием, даже не отапливаемым, то можно видеть, что она будет располагаться ближе к поверхности земли. Это говорит о том, что любой предмет на грунте не даёт промерзать ему на большую глубину. Если же рассмотреть отапливаемое помещение, то линия промерзания будет находиться ещё выше, или же она совсем исчезнет.

Из этого всего можно сделать вывод, что самому можно контролировать линию промерзания, то есть фактически устанавливать глубину промерзания грунта. Зачем это надо? Всё просто. Если положить под фундамент хороший слой утеплителя, то он вообще не будет промерзать, а как следствие на фундамент не будет действовать эффект пучения грунта. Это позволит не строить армированный фундамент, просто потому, что дополнительная защита в виде арматуры будет не нужна.

Утеплитель следует класть под фундамент, а можно и вокруг фундамента.

Однако следует отметить и тот факт, что фундаменты возводятся из:

  • Кирпича;
  • Камня;
  • Бетона.

Все эти материалы обладают просто огромной теплопроводностью. Это приводит к тому, что сам фундамент способствует промерзанию грунта под собой, благодаря тому, что выводит тёплый воздух изнутри наружу, а холодный при этом движется в обратном направлении.

Чтобы избежать этого эффекта, нужно дополнительно утеплять ещё и стены фундамента. Лучше всего если это будет плитный утеплитель. Он и не горит, и обладает достаточно хорошим коэффициентом теплопроводности, и служит долго. Какой толщины делать утеплительный слой можно рассчитать, руководствуясь многими пособиями.

Материалы для строительства мелко заглубленного фундамента

В качестве строительного материала для фундаментов мелкого заложения могут использоваться:

  • Бетон;
  • Кирпич;
  • Бутовый камень;
  • Армированный бетон.

Наиболее часто встречаются бетонный и железобетонный фундаменты. Бетон применяется не только в строительстве мелко заглубленных фундаментов, но и всех остальных, причём всех типов.

Армирование ленточного фундамента

Выполняют заливку бетона, который имеет марку не ниже В15, при этом он может идти в комплексе с арматурой, которая должна быть изготовлена из стали, имеющей класс А-Ш.

Камень, кирпич и блоки применяются при устройстве тех, фундаментов, которые должны иметь большой коэффициент сжатия, то есть работать на сжатие.

Часто можно встретить бутобетонный фундаменты. Это, когда в бетонный фундамент втапливаются бутовые камни. Процентное соотношение камней, как правило, достигает уровня в 20-30 процентов.

Устройство фундамента

По периметру постройки роют яму, которая не превышает в глубину пятидесяти сантиметров. Дальше устанавливают опалубку.

Опалубка представляет собой сбитые плотные деревянные щиты. Фактически это большой и длинный ящик, который имеет глубину равную высоте фундамента. Доски опалубки следует сбивать очень плотно друг к другу, чтобы не допустить протекания бетона через щели.

Укладка бетона производится только на чистую опалубку, с которой удалён весь посторонний мусор. Также перед заливкой бетона следует доски опалубки сильно смочить водой. Если этого не сделать, то деревянная опалубка начнёт впитывать влагу из бетона в себя, что приведёт к плохому качеству бетона. Заливать слой бетона следует не больше 15 сантиметров.

После этого нужно разравнивать его путём штыкования, то есть многократного и частого протыкания штыком лопаты поверхности бетона. Штыкование помогает не столько разровнять бетон, сколько утрамбовать его. Если этого не сделать, то может случиться так, что при заливке бетона образуется пустота внутри. Позже, когда бетон застынет, и на него поставят дом, то он просто сломается на месте пустоты, что даст неравномерную просадку дома, а это может привести к обрушению строения.

По самому процессу заливки можно сказать только одно, что заливать весь фундамент, а особенно если он армирован, лучше сразу целиком. Если этого сделать не получается, то разрешается делать перерывы, но для этого нужно разбить весь фундамент на отрезки.

Нужно сделать так, чтобы об

domnuzhen.ru

Фундамент мелкого заложения: особенности, разновидности, расчет

Выбор основания для строительства любого объекта всегда осуществляется по трем критериям, а именно: тип возводимого сооружения, основной материал и разновидность грунта на участке. Обычный фундамент на пучинистых почвах (супесчаные породы, суглинки, глина) подойдет лишь в качестве основания для достаточно легких сооружений, с устройством дополнительного укрепления. Раньше эту проблему решали путем возведения дорогостоящих подземных конструкций, устанавливаемых ниже линии глубины промерзания, но даже такой вариант не всегда гарантировал надежность строения. По этой причине для большинства домов устраивают жесткий фундамент мелкого заложения.

Оглавление:

  1. Фундамент мелкого заложения и его разновидности
  2. Виды оснований
  3. Что влияет на стоимость

Мелкозаглубленный фундамент

Устройство ленточного, как и любого другого фундамента мелкого заложения, подразумевает создание единой жесткой конструкции, объединяющей в себе все элементы основания, которая в дальнейшем и будет отвечать за компенсацию деформации почвы, перераспределяя общую нагрузку здания по всему его периметру.

Глубина заложения фундамента обычно равна его четырехкратной ширине, что позволяет обеспечить прочность на самом сложном, в том числе и пучинистом, грунте.

Разновидности мелкозаглубленного фундамента

Признаков, по которым проводится классификация, существует 5:

  • Его форма в поперечном сечении.
  • Конструкционные решения.
  • Способ возведения.
  • Материал изготовления.
  • Виды статических работ.

По форме в поперечного сечения разделяют на:

  • Ступенчатые.
  • Прямоугольные.
  • Трапециевидные.

В данном случае именно трапеция будет являться оптимальной формой, при этом для бетона угол распределения основного давления (между вертикалью и боковой гранью) должен быть равен 45°, а для бута или бутобетона ― 30°. Несоблюдение этой нормы приведет к тому, что напряжение, вызываемое скалывающими и растягивающими силы, будет достигать опасного значения.

Классификация по способу изготовления

В этом случае основания можно разделить на сборные и монолитные. Различается и технология их монтажа.

  • Сборная основа имеет набор заранее изготовленных элементов с необходимыми размерами, из которых на стройплощадке собирается требуемая конструкция.
  • Монолитный вариант заливается на месте, для чего используют специальную опалубку и жидкий бетон. Такой вид фундамента может быть армирован (фиксирующие элементы укладываются до заливки бетона).

Виды статических работ

Многие плюсы и минусы мелкозаглубленных фундаментов зависят именно от их статического определения. В соответствии с этим выделяются основания гибкого и жесткого типа. Первые способны оказывать сопротивление не только при их сжатии, но и при растяжении. К этой категории можно отнести только структуры из железобетона. Все остальные виды фундаментов считаются жесткими, поскольку способны сопротивляться лишь сжатию.

Классификация по конструкции

Глубина заложения фундамента во многом зависит от особенностей его типа. Выделяют мелкозаглубленный фундамент плитного (сплошного), столбчатого (отдельно стоящего), массивного и ленточного типов.

Столбчатые мелкозаглубленные основания обычно представляют собой бетонные или кирпичные столбы с верховой обвязкой в случае, если сверху будет расположена стена. Цель устройства фундаментов этого типа заключается в сохранении целостности строения при возможной деформации пучинистого грунта.

Мелкозаглубленный ленточный фундамент для дома из газобетона станет отличным решением, но важно правильно выбрать тип опорной конструкции.

  • Сборный. Обычно его монтируют на бетонной подушке, которая определяет глубину заложения фундамента.
  • Монолитный. Этот тип основания заливается как единое целое и требует дополнительного армирования. Например, для деревянного дома потребуется проложить сразу два арматурных пояса, один по верхней плоскости, а второй ― по нижней.
  • Сборно-монолитный. Выполняется из специальных стеновых блоков, поверх которых заливается монолитный пояс. В этом случае высота основания совпадает с уровнем строительной площадки.

Возможно устройство прерывистого ленточного фундамента под дом из пентобетона, что во многом снижает затраты на возведение объекта, и в этом достоинства сборно-монолитных конструкций. При его укладке бетонные подушки устанавливаются через определенные промежутки, сокращая расходы примерно на 15 %. В малоэтажном строительстве на пучинистой почве именно ленточные основания применяются чаще всего, особенно при возведении деревянного строения или дома из газобетона. Недостатком таких структур можно назвать лишь то, что они не подходят для сооружения кирпичных зданий.

Плитные основы домов. Пожалуй, этот вариант можно назвать наиболее надежным и подходящим даже для самой слабой глинистой почвы. По сути ― это монолитная плита из железобетона, равная по размерам площади будущего здания. При малоэтажном строительстве ее толщина составляет около 30 см. Благодаря тому, что плита имеет большую площадь и цельную поверхность, давление, оказываемое конструкцией на землю, значительно снижается. Соответственно, глубина его монтажа может быть небольшой, а применение возможно даже на водонасыщенной или слабонесущей поверхности.

Классификация фундаментов в соответствии со стройматериалами, из которых они изготавливаются:

Бут ― материал достаточно высокой прочности (природный), представляющий собой куски гранита или известняка. Используется для приготовления бутобетона, где выступает наполнителем основной смеси, повышая общую прочность.

Расчет стоимости

Учитывая, что структура сложная, расчет затрат на работы и расходов на необходимые материалы для непрофессионального строителя покажется непростым и весьма запутанным делом. Главной проблемой в этом случае является то, что основание для каждого дома индивидуально. Поскольку в самом процессе установки возможно возникновение некоторых сложностей, точную и даже приблизительную цифру назвать нельзя.

Конструкция уникальна сама по себе, и даже в том случае, когда для ее расчета используются самые надежные и проверенные технологии, при монтаже может выявиться множество различных факторов, которые нужно будет исключать, изменять или же подстраиваться под них. По этой причине часто получается так, что практически половина запланированных на возведение дома средств расходуется именно в начале строительства.

Существует 3 фактора, оказывающих влияние на стоимость устройства мелкозаглубленного основания:

  • качество участка;
  • тип конструкции;
  • предполагаемая в дальнейшем нагрузка.

Каждый из них может значительно изменить общую сумму, часто в большую сторону.

Проще всего учесть предполагаемую нагрузку строения исходя из используемых материалов. Расчет этого параметра обычно проводит архитектор еще на стадии создания проекта будущего дома. Чем легче вес основного строительного материала для стен и кровли, тем менее сложным и затратным будет устройство фундамента дома.

Тип конструкции и ее размер тоже играют не последнюю роль. Учитывается заглубление опоры, устройство цоколя, заливка бетона с установлением опалубки и армирования или укладка специальных блоков (плит). Также в этот список нужно включить и обязательные земельные работы, стоимость которых обычно устанавливается за 1 куб. м.

Чтобы определить стоимость опалубки для заливной конструкции необходимо вычислить площадь ее стен. Для этого общая длина подземного сооружения умножается на его высоту, а далее еще на 2. Все расчеты в данном случае производятся в метрах. Для опалубки обычно берут доски толщиной около 50 мм (0,05 м). Если полученную площадь умножить на 0,05 ― получится необходимое количество кубометров.

Важно не забыть к рассчитанным с учетом параметров и цен на материалы расходам прибавить еще около 7 — 10 % от полученной суммы ― на непредвиденные ситуации, которые могут возникнуть в процессе установки.

Похожие статьи

genmontage.ru

Фундаменты мелкого заложения: виды, проектирование и устройство

В качестве главной проблемы выбора типа фундамента при строительстве объектов разного назначения выступают показатели грунта, а точнее его способность к вспучиванию. К таким почвам можно отнести: мелкие и пылеватые пески, суглинки, супеси и глинистые грунты.

Они увеличиваются в объеме при промерзании, что становится причиной подъема слоев земли на глубине промерзания грунта. Если выталкивающие нагрузки не уравновешиваются нагрузкой от постройки или конструктивным путем, то точечные деформации будут приводить к разрушению здания.

Эту проблему наиболее часто решают возведением несущей подземной части на уровне или ниже глубины промерзания грунта. Однако для легких зданий такой вариант не является выходом, так как боковая поверхность заглубленных оснований способствует приросту воздействия касательных сил от пучения. Даже если выбрать самый дорогостоящий вариант фундамента, это не будет гарантировать стопроцентного качества, поэтому сегодня все чаще возводятся дома на мелкозаглубленных основаниях.

Особенности устройства

Применение фундаментов мелкого заложения предусматривает их расположение на глубине от 40 до 90 см. Это позволяет экономить строительные и трудовые ресурсы. Такие основания не предусматривают большого количества бетона и толстого слоя щебня. Затраты на возведение фундамента такого типа уменьшаются в 3 раза.

Конструкция фундамента мелкого заложения состоит из:

  • обреза;
  • подошвы;
  • боковых сторон.

Первый узел является верхней частью, которая принимает на себя нагрузку. Снизу находится подошва, она передает нагрузку. Вертикальными частями основания являются боковые стороны, которые формируют фундаментную стену.

Такие конструкции используются:

  • при возведении деревянных домов;
  • для небольших кирпичных построек;
  • при закладке домов из легких материалов в малоэтажном строительстве;
  • при низком прохождении подземных вод;
  • при возведении дома с небольшим подвалом.

Основные разновидности мелкозаглубленного фундамента

Рассматривая виды фундаментов мелкого заложения, вы должны обратить внимание на наиболее распространенный из них, а именно — ленточный. Он популярен среди индивидуальных застройщиков, которые введут работы своими силами. Используются ленточные основания для деревянных и более тяжелых каменных сооружений.

Такая конструкция представляет собой непрерывную полосу бетона, которая равномерно нагружена стенами. На сегодняшний день известно несколько разновидностей ленточного мелкозаглубленного фундамента. Он может быть:

  • железобетонным;
  • блочным с нижним или верхним расположением арматуры;
  • монолитным;
  • сборным;
  • монолитным с двумя арматурными поясами.

Иногда железобетонные блочные ленточные фундаменты мелкого заложения имеют армирующий пояс не только снизу, но и сверху. Когда возводятся сборно-монолитные конструкции, они снабжаются выпусками арматуры. Среди типов фундамента мелкого заложения следует выделить столбчатое основание, которое можно применить при возведении следующих домов:

  • кирпичных;
  • брусовых;
  • деревянных;
  • каменных.

Такая конструкция состоит из столбов, устанавливаемых под каждым углом дома, а также в тех местах, где соединяются наружные и внутренние стены. Расстояние между опорами не должно быть больше 2 м.

Для устройства фундамента мелкого заложения столбчатого типа подготавливают котлован, глубина которого составляет примерно 1 м. В него укладываются кольца из железобетона, которые уплотняются песком и закрываются бетонными плитами. На них устанавливается ростверк.

Описание плитного и монолитного фундамента

Плитный фундамент представляет собой конструкцию из железобетона, толщина которой равна пределу от 20 до 30 см. Сверху возводится здание. Эта конструкция схожа с ленточной. В качестве основного отличия выступает жесткое армирование всей плоскости, плита при этом амортизирует любые нагрузки при движении грунта.

Фундамент мелкого заложения может быть монолитным. Он является наиболее надежным и может быть использован на любых типах почв. В качестве исключения выступают участки с уклонами. Недостатком такого основания являются большие затраты труда и средств, а также трудоемкий подготовительный процесс.

Проведение расчетов

Расчет фундамента мелкого заложения необходим для того, чтобы определить геометрические размеры и выбрать разновидность основания. В процессе вы должны узнать, какова величина давления здания на почву, определить прочность рамы конструкции и рассчитать силу давления грунта при морозном пучении. Нагрузка от постройки — это совокупность всех нагрузок. В упрощенном расчете — это масса здания, распределенная на квадратный метр нижней плоскости.

Для расчета массы здания следует использовать проект, в котором упоминаются размеры постройки и ее особенности. Она определяется с учетом зимней снеговой нагрузки. Для этого следует вычислить массу конструктивных частей здания, сложить их и разделить на площадь подошвы фундамента.

Рекомендации по расчетам

Для определенного типа грунта определяют удельное расчетное сопротивление R0, а после сопоставляют его с удельной нагрузкой N. Если первое значение меньше второго, то размеры и форма фундамента должны быть пересмотрены. Его изготавливают с более широкой подошвой или расширяют снизу, увеличивая ширину.

После расчета фундамента мелкого заложения для кирпичного одноэтажного дома с размерами 10 x 8 м вы получите: N = 23 т/м2. В данном случае при возведении стен использовался полнотелый красный кирпич, ширина которого составляет 0,4 м.

Перекрытие пола является железобетонным, а перекрытие потолка — деревянным. Конструкция крыши двухскатная, она имеет покрытие в виде профнастила. Строительство ведется на тяжелой суглинистой почве в московском регионе.

Порядок работ по проектированию

При работах по проектированию на первом этапе составляется оценка грунта. При этом важно узнать, на какой глубине и с какой концентрацией залегают почвенные воды. На деформацию грунта могут оказывать влияние следующие геологические изменения:

  • наводнения;
  • оползни;
  • землетрясения.

При смене сезонов грунт может подвергаться трансформации. На первом этапе изучения характеристик площадки необходимо узнать химический состав почвы. Далее изучается проект здания. Проектирование фундамента связано с формой и типом постройки. Вы должны узнать планировку, размеры здания и количество этажей, сюда относятся и подземные.

На выбор типа мелкозаглубленного фундамента будет влиять форма эксплуатации и устойчивость конструкции. Проектирование фундаментов мелкого заложения предполагает расчет нагрузок. При этом во внимание принимаются коэффициент и уровень нагрузки на основание, которые рассчитываются отдельно по каждому элементу конструкции. Эти данные суммируются в общий показатель.

Важно определить черновые габариты фундамента. Рассчитываются и промежуточные размеры, а также технические характеристики. Данные для этого необходимо взять, ссылаясь на геологию грунта, назначение постройки и метод будущего строительства.

Следующим этапом станет оптимизация размера фундамента по усадке. На этой стадии необходимо осуществить вычисления для параметров и габаритов постройки, взяв в расчет действительные нагрузки. Теперь можно узнать степень осадки фундамента мелкого заложения. Полученные данные сопоставляются с нормами возможной деформации конструкции.

Если есть необходимость, то в размеры и форму постройки вносятся изменения. Эти данные могут быть откорректированы. В качестве одного из последних этапов выступают проверочные расчеты. При этом определяется прочность основания и устойчивость постройки. В конструкцию могут быть внесены изменения, которые обосновываются с точки зрения вероятности деформаций. После проведения заключительных расчетов по проектированию, разрабатываются схемы и чертежи с указанием необходимых данных.

Основные разновидности мелкозаглубленного ленточного фундамента

Если на территории имеется материковый грунт, который образовался при естественной трамбовке, то на такой почве лучше всего возводить ленточный фундамент. Он подходит для зданий из следующих материалов:

  • бетонных небольших блоков;
  • самана;
  • кирпича.

В качестве главного достоинства выступает простота конструирования. Ленточный фундамент мелкого заложения можно классифицировать по материалу. Возведение может осуществляться из:

  • кирпича;
  • бутобетона;
  • бетона;
  • бута.

Для возведения последнего типа фундамента используются бутовые камни, укладываемые с помощью цементного раствора. Такие основания являются самыми трудозатратными и обладают наибольшей массой. Традиционная высота бутового основания варьируется от 55 до 65 см.

Областью использования являются бытовки и небольшие дачные дома. Для бутобетонного ленточного основания применяются растворы из извести и цемента или только из цемента. Масса заливается на основание из бутовых камней, кирпича, гравия или щебня.

Устройство ленточного фундамента

Ленточный фундамент мелкого заложения выстраивается на подготовленной площадке. Ее разравнивают и очищают от растительности. Территория размечается. Внимание следует уделить внутренним и внешним углам. Согласно разметке, проводится рытье котлована. Дно будущего фундамента выравнивается. Глубина конструкции может варьироваться от 30 до 120 см.

При необходимости осуществляется установка креплений на боковых стенках. Эти элементы бывают:

  • закладными;
  • шпунтовыми;
  • в виде подушки.

Использование креплений

Закладное крепление — это вертикальные стойки, которые применяются для крепления стен фундамента. Стойки могут быть изготовлены из деревянных досок или балок. Используются закладные при обустройстве котлованов с наклонными стенами. Из шпунтовых связок изготавливается одноименное крепление, которое может быть выполнено из металла, древесины или железобетона.

Шпунтовое крепление нашло свое распространение на тех территориях, где грунт располагается выше дна котлована. На следующем этапе проведения работ дно ямы засыпается песчаной подушкой. Если грунт песчаный, то его заливают слоем бетона толщиной до 150 мм. Материал уплотняется с помощью оборудования.

Монтаж опалубки

Теперь можно приступать к монтажу деревянной опалубки. Для улучшения застывания бетона можно уложить пленку или осуществить гидроизоляцию смолой. Фундаменты мелкого заложения ленточного типа армируются с помощью прутьев сечением в 1 см. Элементы укладываются от одного угла к другому. Стыки соединяются хомутами.

При дополнительном армировании углов используются стержни, что позволяет добиться увеличения прочности фундамента. Если основание будет кирпичным или бутовым, то следует дополнительно уложить слой засыпки.

Заливка

Еще одним шагом станет заливка опалубки. Для этого используется бетон марки М200. Заливку следует осуществлять в несколько подходов, формируя слои до 20 см для лучшего застывания. Прежде чем залить фундамент мелкого заложения, внутреннюю поверхность опалубки необходимо смочить водой, чтобы влага из бетона не впитывалась в доски.

Особенности устройства плитного мелкозаглубленного фундамента

Прежде чем приступать к устройству плитного фундамента, необходимо подготовить основание. Его выравнивают, на территории осуществляют разметку. Далее снимают верхний слой грунта и сооружают дренаж, если почва влажная. Для этого выкапываются траншеи и устанавливаются пластиковые трубы, которые сверху покрываются геотекстилем.

Теплоизоляция и заливка

Фундамент рекомендуется утеплить. Использовать для этого можно пенопласт, который укладывается со всех сторон конструкции. На следующем этапе укладывается подушка из песка или щебня. Ее хорошо уплотняют и поливают водой для большей трамбовки. Толщина подушки может достигать 20 см. Сверху на нее укладывается пенополистирол. Если плиту планируется сооружать на месте, то следует установить опалубку. Для этого обычно используется брус, ширина которого будет равна ширине опалубки. Ее элементы фиксируются, закрываются гидроизоляционной пленкой, а после внутреннее пространство заливается бетоном.

fb.ru

Grillage — обзор | Темы ScienceDirect

Требуется опора для стальной колонны в бетонной оболочке, несущей 2000 тонн. Допустимая несущая способность породы 20 тсф. Колонна стала поддерживается на 24 в. × 24 в опорной плите.. Решено делать ростверк, состоящий из двух ярусов двутавровых балок. Инженер решает иметь три двутавровых балки в верхнем слое и пять двутавровых балок в нижнем слое.

1.

Спроектировать верхний слой двутавровых балок.

2.

Расчет нижнего слоя двутавровых балок.

Решение

Шаг 1: Требуемый размер опоры = 2000 тонн / 20 тсф = 100 кв. Футов

Используйте опору 10 футов × 10 футов

Допущения:

Предположим, что балки имеют длину 10 футов. (На самом деле балки меньше 10 футов, поскольку размеры основания составляют 10 футов × 10 футов)

Предположим, что опорная плита имеет размер 24 дюйма.× 24 дюйма, и нагрузка передается на верхний слой балок, как показано на рисунке 11.3.

Рисунок 11.3. Ростверк.

(а) Вид спереди. (б) Вид сбоку.

Предположим, что нагрузка передается на участок длиной 30 дюймов (см. Рисунок 11.4).

Шаг 2: Нагрузки, действующие на три верхние балки, показаны на рисунке 11.4.

Рисунок 11.4. Погрузка на ростверк.

Общая нагрузка от опорной плиты = 2000 тонн.

Поскольку в верхнем слое есть три двутавровых балки, одна двутавровая балка выдержит нагрузку 666.67 (2000/3) тонн. Эта нагрузка распределяется по длине 30 дюймов.

Следовательно, распределенная нагрузка на балку составляет 666,67 / 2,5 = 266,67 тсф.

Нагрузка от верхних балок распределяется на нижний слой двутавровых балок.

Нижний слой двутавровых балок вызывает восходящую реакцию на верхние двутавровые балки. Эта реакция считается однородной.

В действительности эта восходящая реакция (U) представляет собой пять концентрированных реакций, действующих на верхний слой двутавровых балок. Как вы знаете, в нижнем слое есть пять лучей, и каждый из них вызывает реакцию.

Равномерно распределенная нагрузка за счет реакций нижнего слоя = 666,67 / 10 = 66,7 тсф.

(Общая нагрузка, которую необходимо передать с одной верхней балки, составляет 666,67 тонны, и она распределяется по длине 10 футов).

Теперь задача состоит в том, чтобы найти максимальный изгибающий момент, возникающий в балке. После определения максимального изгибающего момента можно спроектировать двутавровое сечение.

Максимальный изгибающий момент возникает в центре балки. (См. Рисунок 11.5).

Рисунок 11.5. Половина ростверка.

Шаг 3: Найдите максимальный изгибающий момент в балке.

Реакция в центральной точке балки принимается равной «R».

Предположим, что изгибающий момент в центре равен «M». Для этого типа нагружения максимальный изгибающий момент возникает в центре. (Возьмите моменты о центральной точке).

M = (66,67 × 5 × 2,5) −266,67 × 1,25 × 1,25 / 2 = 625 тонн. ft.

, где 66,67 × 5 представляет общую нагрузку, а 2,5 — расстояние до центра тяжести.Аналогичным образом 266,67 × 1,25 представляет общую нагрузку, а 1,25 / 2 представляет собой расстояние до центра тяжести.

Балка должна выдерживать этот изгибающий момент. Выберите I-образное сечение, способное выдержать изгибающий момент 625 тонн фут.

M = 625 тонн. фут = 2 × 625 = 1250 тысяч фунтов. футов

M / Z = σ

M = изгибающий момент

Z = модуль упругости сечения

σ = напряжение в самом внешнем волокне балки

Используйте S-образное сечение с допустимым напряжением стали 36000 фунтов на квадратный дюйм.

σ = 36 тысяч фунтов / кв. Дюйм

Z = M / σ

Z = (1250 × 12) тысяч фунтов на квадратный дюйм. дюйм / 36 тысяч фунтов / кв. дюйм

Z = 417 дюйм 3 .

Используйте сечение W 36 × 135 с модулем упругости 439 дюймов 3 .

Шаг 4: Спроектируйте нижний слой балок.

Три верхние балки опираются на каждую балку нижнего яруса. Предположим, что верхние балки находятся на расстоянии 12 дюймов друг от друга (рис. 11.6).

Рисунок 11.6. Силы на нижний слой балок.

Каждая балка верхнего яруса несет нагрузку 666,67 тонны. Каждая из балок верхнего слоя опирается на 5 балок нижнего слоя. Таким образом, 666,67 тонны распределяются по 5 балкам нижнего яруса. Каждая балка нижнего яруса получает нагрузку 666,67 / 5 тонн (= 133,33) от каждой верхней балки.

Есть три балки верхнего слоя.

Следовательно, каждая балка нижнего яруса несет нагрузку 3 × 133,33 = 400 тонн.

Все балки нижнего слоя лежат на бетоне. Эту нагрузку необходимо передать бетону.

Реакция бетона считается равномерно распределенной.

W = Реакция бетона = 400/10 = 40 тонн на погонный фут

Шаг 5: Найдите максимальный изгибающий момент.

Максимальный изгибающий момент, возникающий в балках нижнего слоя, может быть вычислен (рисунок 11.7).

Рисунок 11.7. Половина разреза нижнего слоя ростверка.

Обрежьте балку по центру. Затем сосредоточенную нагрузку в центре нужно уменьшить вдвое, так как одна половина идет на другую часть.

Взгляните на точку «С».

M = 40 × 5 × 2.5 — 133,33 × 1 = 366,7 тонны. ft

Следовательно, максимальный изгибающий момент = 366,7 тонны. футов

M = 366,7 тонны. фут = 2 × 366,7 = 733,4 тысячи фунтов. фут

M / Z = σ

M = изгибающий момент; Z = модуль упругости сечения; σ = напряжение в самом внешнем волокне балки.

Используйте стальной профиль с допустимым напряжением стали 36 000 фунтов на квадратный дюйм.

σ = 36 тысяч фунтов / кв. Дюйм

Z = M / σ

Z = (733,4 × 12) тысяч фунтов на квадратный дюйм. дюйм / 36 тысяч фунтов / кв. дюйм

Z = 244.4 в 3 .

Используйте сечение S 24 × 121 с модулем упругости 258 дюймов 3 .

Моделирование и анализ балочных мостов

Большинство автомобильных мостов представляют собой балочные конструкции с однопролетными или непрерывными пролетами, а композитные мосты имеют форму многобалочных или лестничных настилов. Определение основных эффектов различных комбинаций нагрузок часто может быть достигнуто с помощью 2-мерной аналитической модели, но для более всестороннего анализа необходима 3-мерная модель.В этой статье рассматриваются соответствующие методы анализа и моделирования типичных мостов из стали и композитных материалов в Великобритании.

 

Полная конечно-элементная модель

[вверху] Варианты моделирования типичного многолучевого моста

 

Типичный многобалочный стальной композитный мост
Trinity Overbridge на A120
(Изображение любезно предоставлено Аткинсом)

Существует три варианта моделирования типичного многобалочного стального композитного моста:

Линейный луч — довольно грубый инструмент.Он не учитывает поперечное распределение, он не дает результатов для поперечного дизайна (например, плиты или распорки) и не учитывает эффекты перекоса. Его не рекомендуется использовать для детального проектирования, но это полезный инструмент для предварительного проектирования.

Использование ростверка подходит во многих ситуациях. Использование модели конечных элементов даст более подробные результаты, особенно для неоднородных балок.

Хотя анализ ростверка широко используется и по-прежнему считается наиболее подходящим для большинства мостовых настилов, признано, что программы анализа методом конечных элементов становятся все более доступными и более простыми в использовании.Кроме того, требования Еврокода по проверке продольного изгиба при кручении могут сделать анализ продольного изгиба методом конечных элементов важным для проверки случая нагрузки мокрой бетонной конструкции.

 

Поперечный разрез Овербриджа Тринити

[вверх] Анализ ростков

[вверх] Анализ ростков: обзор

 

Изометрический вид ростверка, представляющего собой настил балки

Модель ростверка — это обычная форма расчетной модели для композитных настилов мостов.Его ключевые особенности:

  • Это 2D модель
  • Конструктивное поведение линейно-эластичное
  • Элементы балки выложены сеткой в ​​одной плоскости, жестко соединены в узлах
  • Продольные элементы представляют собой составные секции (т. Е. Основные балки с соответствующей плитой)
  • Поперечные элементы представляют собой только плиту или составной профиль, в котором присутствуют поперечные стальные балки

[вверх] Анализ ростверка: план элемента

Предлагается следующее руководство по выбору планировки ростверка:

  • Сохраняйте размеры сетки примерно квадратными
  • Используйте четное количество шагов сетки
  • Шаг сетки не более пролета / 8
  • Кромки вдоль парапета для облегчения приложения нагрузки
  • Вставьте дополнительные стыки для мест сращивания (обычно предполагается, что это 25% пролета от опор)

Для двухпролетного моста, как показано выше, подходящая компоновка будет такой, как показано ниже.

 

Типовая схема ростверка для двухпролетного многобалочного стального композитного моста

[вверх] Анализ ростверка: поэтапное применение загрузки

Для моделирования реакции конструкции на диапазон постоянных и переменных воздействий потребуются как минимум три различных модели ростверка:

  • Модель «только сталь» : собственный вес стальных балок и вес влажного бетона во время строительства применяются к модели ростверка только из стали.Продольные элементы представляют собой только стальные балки, в то время как поперечные элементы обычно не требуются (они могут быть установлены как «фиктивные» элементы, чтобы сохранить то же расположение модели, что и составные модели).
  • «Долговременная» композитная модель : Постоянные воздействия, применяемые к завершенной конструкции (в основном, наложенные постоянные нагрузки, такие как покрытие поверхности, и ограничение кривизны из-за усадки), применяются к долговременной композитной модели. Характеристики сечения продольных составных элементов и поперечных элементов, представляющих плиту, рассчитываются с использованием длительного модуля упругости бетона.Если плита находится в состоянии растяжения, могут потребоваться свойства сечения с трещинами.
  • «Краткосрочная» составная модель : Переходные воздействия (в основном вертикальные нагрузки, вызванные движением) применяются к краткосрочной составной модели. Свойства сечения рассчитываются так же, как и для долгосрочной модели, но с использованием краткосрочного модуля упругости. Опять же, свойства сечения с трещинами могут потребоваться там, где плита находится в состоянии растяжения.

Обратите внимание, что BS EN 1992-1-1 [1] дает немного другой долгосрочный модуль упругости бетона при усадочной нагрузке, поэтому теоретически должна быть четвертая модель для анализа эффектов усадки.Однако модуль существенно не отличается от «обычного» долгосрочного значения, и разумно применить удерживающие моменты усадки к долгосрочной модели для определения вторичных моментов в балках. Однако соответствующие свойства сечения для усадки следует использовать для расчета напряжений, вызванных этими эффектами.

[вверх] Анализ ростков: свойства сечения

 

Свойства трансформируемого сечения элемента составной балки ростверка

Обычно все свойства сечения в «стальных элементах» рассчитываются с использованием преобразованной площади бетонной полки (разделить на коэффициент модульности n = E s / E c ).Следующие свойства сечения необходимы для каждого отдельного сечения:

  • Только сталь: только свойства стальной балки
  • Долговечный композит: бетонная поверхность, преобразованная для долговременного модульного соотношения
  • Кратковременный композит: бетонная поверхность, преобразованная для кратковременного модульного соотношения
  • Свойства трещин (в областях закоротов): площадь армирования принимается как эффективная только в сечении плиты

Для свойств сечения без трещин армирование в плите может игнорироваться.

Типичный преобразованный разрез показан справа.

[вверх] Степень трещинности

Если соотношение длин соседних пролетов составляет не менее 0,6, поправка на растрескивание плиты в зонах коробления может быть сделана путем использования свойств сечения с трещинами для 15% пролета с каждой стороны промежуточных опор, как показано ниже. Это предусмотрено BS EN 1994-2 [2] , пункт 5.4.2.3.

 

Степень трещиностойкости элементов балки

[вверх] Задержка сдвига в бетонных полках

Эффективная ширина бетонных полок основана на ширине плиты, равной L e /8 за пределами внешней стойки, по обе стороны от балки, где L e — это расстояние между точками обратного прогиба.Это определение дано в BS EN 1994-2 [2] , пункт 5.4.1.2, где приведены приблизительные значения L и . Обратите внимание, что задержку сдвига необходимо учитывать как при ULS, так и при SLS (одинаковая эффективная ширина используется для обоих предельных состояний).

[вверх] Анализ ростверка: приложение нагрузок

Остаточные воздействия (собственный вес) распределяются между продольными элементами с помощью простой статики. Графическое изображение типичных постоянных нагрузок, приложенных к модели ростверка, показано ниже (слева).

Загрузка трафика обычно определяется с помощью программ «автозагрузки», которые являются частью большинства аналитических программ. Эти программы используют поверхности влияния для определения степени равномерно распределенных нагрузок и положения тандемных систем и специальных транспортных средств. Типичная поверхность влияния для места изгиба в середине пролета показана ниже (справа).

Пользователь решает, какие положения на модели наиболее важны для проектирования (например, промежуточные участки, стыки и положения опор), и требует, чтобы для этих положений были созданы поверхности влияния; затем автопогрузчик определяет позиции, в которых
применяется для наиболее обременительного эффекта.

  • Графическое изображение постоянных нагрузок, приложенных к модели

  • Типовая поверхность воздействия изгибающего момента в середине пролета двухпролетного четырехбалочного моста

[вверх] Анализ ростков: выход

Основная цель любого глобального анализа мостов — получение результатов, которые затем можно использовать при анализе и проектировании сечений. Обычно на выходе будут изгибающие моменты, поперечные силы и крутящие моменты (если они значительны) в главных балках.Прогибы также потребуются для расчетов из преамбула. Результат, вероятно, будет либо графическим, либо табличным, оба полезны. Графический вывод позволяет быстро установить на глаз пиковые моменты и сдвиги, а также позволяет проектировщику визуально проверить, ведет ли модель себя так, как ожидалось. Табличный вывод может быть полезен для постобработки в виде электронной таблицы и одновременного чтения сопутствующих эффектов нагрузки. Однако проектировщику следует принимать решения о том, где находятся критические места на конструкции, чтобы избежать чрезмерного количества выходных данных и постобработки.

  • Типовое графическое представление вывода изгибающего момента

  • Типичный результат анализа влияния нагрузки на ростверк

[вверх] Анализ ростков: прочие соображения

 

Графическое изображение изгибающих моментов в элементах плиты в ростверке модели

Также необходимо учитывать следующее:

  • Глобальные эффекты для расчета поперечных перекрытий : возьмите эффекты нагрузки на поперечные элементы из модели ростверка и добавьте к эффектам из локального анализа (например,грамм. Диаграммы Пучера. См. SCI 356). Любые нагрузки, приложенные к ростверку, следует прикладывать к швам только для этой цели, чтобы избежать неточного двойного учета местных эффектов.
  • Распорка : Связь обычно моделируется с помощью гибкого на сдвиг элемента (консервативно для использования элемента, который не допускает гибкости при сдвиге) с эквивалентными свойствами, рассчитанными на основе модели плоского каркаса. Модель плоской рамы также может использоваться для расчета распорок с использованием отклонений от модели ростверка, приложенных к модели плоской рамы, и при необходимости удерживающих сил.
  • Опоры : Все опоры обеспечивают только вертикальное ограничение в 2D ростверке. Влияние невертикальных нагрузок необходимо оценивать вручную или с помощью альтернативной модели.
  • Ручные проверки : Ручные проверки должны выполняться для проверки модели, например, проверка изгибающих моментов при равномерной нагрузке и проверка опорных реакций
  • Комбинированное программное обеспечение для глобального анализа и проектирования сечений : Некоторое программное обеспечение предлагает комбинированный глобальный анализ и возможность проектирования сечений.Проектировщики должны убедиться, что они понимают теорию, лежащую в основе проектирования секций балки, и проводить проверки на выходе.
 

Модель плоской рамы для оценки жесткости (для элемента модели ростверка) и для определения эффектов от смещений из выходного

[вверх] Анализ ростков: варианты

[вверх] Мосты косые

Многие мосты имеют перекос в плане, и модель ростверка позволяет приспособить это расположение одним из нескольких способов.Рассмотрим типичный план косого моста, показанный ниже.

 

Для малых углов перекоса сетку можно выровнять с перекосом, как показано ниже.

 

перекос сетки (перекос не более 20 °)

Для больших углов перекоса поведение элементов перекоса становится неточным, и лучше вернуться к ортогональной сетке.На концах необходимо компенсировать перекос.

 

Ортогональная сетка для большего перекоса. (наклон более 20 °)

[вверх] Мосты изогнутые
 

Типовой изогнутый композитный мост

Это относительно обычное дело для мостов на развязках с разнесенными уровнями и в других местах, где пространство ограничено, чтобы иметь значительную кривизну в плане.

В таких ситуациях можно использовать изогнутые ростверки, хотя при выборе компоновки и рассмотрении результатов анализа необходимо соблюдать осторожность, поскольку крутильные эффекты в плите нелегко отделить от эффектов коробления в стальных балках. Кроме того, после анализа ростверка необходимо будет учесть влияние горизонтальных «радиальных» сил в стальных фланцах.

 

Модель изогнутого ростверка для 4-пролетного моста

[вверх] Балки переменной глубины

Балки переменной глубины, такие как показанные ниже, можно легко разместить в модели ростверка путем изменения свойств сечения по длине продольных элементов.

 

Балки переменной глубины в двухпролетном мосту
(Изображение любезно предоставлено Аткинсом)

[вверху] Лестничные настилы
 

Лестничный мостик (этап строительства, со спусковой головкой)

Лестничные настилы, подобные показанному справа, можно смоделировать с помощью ростверков.

В модели ростверка для лестничной площадки:

  • Основные лонжероны представляют собой сплошное составное сечение
  • Промежуточные лонжероны представляют собой только плиту
  • Поперечные элементы обычно представляют собой составное сечение, включая поперечные балки.Иногда могут быть включены только промежуточные элементы плиты между композитными поперечными элементами.

Вероятно, потребуется 3D-модель для моделирования взаимодействия между поперечными балками и главными балками, в частности, для определения жесткости U-образной рамы и воздействия на поперечные балки из-за местного применения специальных транспортных средств.

 
 

Трехмерная модель лестничного настила для взаимодействия поперечных балок и главных балок

[вверх] Мосты интегральные

Для интегрального моста можно использовать двухмерный ростверк с поворотными пружинными опорами на встроенных опорах в сочетании с двухмерной плоской моделью рамы для температурных воздействий.В качестве альтернативы можно использовать 3D-модель с участком ростверка для настила и вертикальными участками для примыкания и фундамента.

[вверху] Расчет критического изгиба на упругость для грузовой платформы с мокрым бетоном

 

Голые стальные балки в ожидании загрузки мокрого бетона

BS EN 1993-2 [3] не дает формулы для определения гибкости при продольном изгибе при кручении парных стальных балок с торсионным креплением, когда пара балок подвержена изгибу как пара в согласии друг с другом, а не между ограничениями. .Это обычный сценарий для мокрой загрузки бетона. Можно рассмотреть два варианта:

  • Рассчитайте гибкость с помощью анализа критической потери устойчивости КЭ
  • Используйте упрощенные правила гибкости ограничителей скручивания, взятые из BS 5400-3 [4] (они доступны в формате Еврокода в SCI P356).

Для анализа КЭ пользователю необходимо просмотреть режимы продольного изгиба, чтобы найти режим продольного изгиба при кручении — можно обнаружить, что формы продольного изгиба стенки или фланца возникают раньше, чем поперечные формы продольного изгиба при кручении.

Анализ КЭ, вероятно, даст значительные преимущества по сравнению с упрощенным подходом, который обсуждается при проектировании балки.

Дальнейшие инструкции по определению сопротивления продольному изгибу балок из стальных листов в композитных мостах во время строительства (голая стальная ступень) и в эксплуатации (когда плита настила действует как верхний фланец) доступны в ED008.

[вверх] Конечно-элементное моделирование

Поскольку вполне вероятно, что для проверки упругой критической потери устойчивости потребуется модель конечных элементов, можно рассмотреть возможность использования полной модели конечных элементов для всего анализа.Это также имеет то преимущество, что структурный отклик потенциально лучше моделируется. Однако есть ряд недостатков, в том числе:

 

Полная конечно-элементная модель

  • Более длинная установка
  • Больше шансов на ошибку
  • Больше времени на получение результатов
  • Для уверенного использования требуется больше практики
  • Отладка сложнее
  • Пиковые опорные моменты могут быть недооценены

Если принято решение об использовании конечно-элементной модели, следующие рекомендации могут оказаться полезными:

  • Грубая сетка, вероятно, будет достаточной
  • Держите сетку как можно более квадратной
  • Требуется более тщательное планирование
  • Толстые элементы оболочки для балок и плит, балочные элементы в других местах (например,грамм. для распорки)
  • В качестве альтернативы можно использовать балочные элементы для составных пластин для стальных балок
  • Требуется дополнительная проверка
  • Необходимые анизотропные свойства в областях с трещинами

[вверх] Выводы

Ростверк — это обычно используемая модель мостовых настилов, и она относительно проста в использовании. Тем не менее, модель конечных элементов, скорее всего, по-прежнему потребуется для анализа упругого критического продольного изгиба стальных балок, поддерживающих влажную нагрузку бетона.Следовательно, модель конечных элементов может рассматриваться для всего анализа, что также может иметь возможное преимущество в виде лучшего моделирования реакции конструкции. Однако у этого подхода есть некоторые недостатки, поэтому многие проектировщики используют ростверк для основного анализа и используют модель конечных элементов только там, где это абсолютно необходимо.

[вверх] Список литературы

  1. ↑ BS EN 1992-1-1: 2004 + A1: 2014 Еврокод 2. Проектирование бетонных конструкций. Общие правила и правила для зданий, BSI
  2. 2.0 2,1 BS EN 1994-2: 2005, Еврокод 4. Проектирование композитных стальных и бетонных конструкций. Общие правила и правила для мостов, BSI
  3. ↑ BS EN 1993-2: 2006, Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Стальные мосты, BSI
  4. ↑ BS 5400-3: 2000
    Стальные, бетонные и композитные мосты. Свод правил проектирования стальных мостов. BSI

[вверх] Ресурсы

[вверху] См. Также

[вверх] Внешние ссылки

Фундаменты Grillage — Проектирование старых конструкций

В любой быстро меняющейся технологии иногда есть ответвления от основного потока, которые являются критически важными, высокоразвитыми и недолговечными.Люди очень много работают, чтобы усовершенствовать то, что им нужно, только для того, чтобы через несколько лет это было заменено чем-то лучшим. Структурная инженерия сейчас меняется не так быстро, как 125 лет назад. Фундаменты ростверков были частью перехода к технологии стального каркаса в 1890-х годах и использовались до двадцатого века, но сейчас они настолько редки, что большинство инженеров никогда не анализировали их.

Идея ростверков была проста: для анализа железобетона было мало руководств, поэтому бетон использовался в основном как неармированный массивный материал, по сути, как геометрически гибкая кладка.Сталь была хорошо изучена и прочна, но уязвима для ржавчины. Учитывая эти материалы, как спроектировать раздельное основание, в котором сосредоточенная нагрузка от колонны, опоры или стены должна быть распределена по большой площади, чтобы получить достаточно низкое давление, чтобы почва могла ему противостоять? Ответом был ростверк с двумя или более слоями стальных балок под прямым углом для распределения нагрузки. Балки либо сидели поверх слоя неармированного бетона, либо закладывались в бетонный фундамент. Когда балки заделаны в бетон, их легко принять за железобетонный фундамент, но структурное действие другое: в ростверке балки выполняют всю работу, а не работают вместе с бетоном, как в современной железобетонной конструкции. бетонный фундамент.Улучшения в анализе железобетона и материалов — вот что в конечном итоге уничтожило ростверки.

Фотография выше относится к строительству здания American Surety Building в Нью-Йорке в 1895 году и показывает стальные колонны, сидящие на голых ростверках. В данном случае ростверки располагались не на бетонной площадке, а на неармированных бетонных кессонах. Вот план ростверка, показывающий перекрещивающиеся балки на каждой колонне и балки, проходящие между ростверками по периметру, чтобы поддерживать основание внешней стены.На бродвейской стороне плана нет ни одной из этих стеновых балок, потому что там есть тротуарный свод. Север слева; фотография, кажется, смотрит в юго-восточный угол.

Здание Уилкс, расположенное в трех кварталах от него, имело достаточно продвинутую систему с использованием перевернутых коленных распорок и пластинчатых балок для распределения нагрузки над верхним слоем балок ростверка:

Здание Spreckels в Сан-Франциско, в котором была усовершенствованная конструкция с некоторыми попытки сейсмического крепления, похоже, имели ростверк со сплошным матом из стальных балок:

В здании Rand McNally в Чикаго использовались рельсы для ростверка, что является возвратом к середине 1800-х годов, до того, как появились более тонкие двутавровые балки. В наличии:

The St.Пол-билдинг, квартал от American Surety, имел такой же типичный ростверк, как и существовал:

Интересно, что два здания с конструкцией из стальных каркасов, World Building в Нью-Йорке и Drexel Building в Филадельфии, имели менее продвинутые перевернутые конструкции. фундаменты арочного типа:

Ростверки — Металлоконструкция

Расположение балок перекрытий в зданиях во многом зависит от расстояния между колоннами. Часто колонны могут быть расположены ближе друг к другу по краям здания, чтобы поддерживать элементы фасада.Первичные балки проходят между колоннами и поддерживают второстепенные балки, которые затем поддерживают плиту перекрытия. В большинстве зданий с обычными отсеками первичные балки выдерживают большую нагрузку, чем второстепенные, и поэтому они тяжелее и, как правило, глубже. Однако в зданиях с неравными отсеками (например, 6 м x 7,5 м) можно спроектировать основные балки так, чтобы они перекрывали меньшее расстояние между колоннами, так что основные и второстепенные балки могут иметь одинаковую глубину.

В простейшем расположении элементов в ростверках перекрытий используются секции универсальной балки (UB) с болтовыми соединениями.В случаях, когда высота потолка ограничена, например, при ремонте, секции универсальной колонны (UC) могут использоваться в качестве неглубоких, но более тяжелых балок.

Во многих зданиях проектирование более длинных пролетов внутри, например, пролетов непосредственно между фасадными колоннами, позволяет более гибко планировать пространство. В этом случае можно использовать различные конструкционные системы, например, в виде длиннопролетных основных балок или второстепенных балок. Эти системы с большим пролетом обычно используют принципы композитной конструкции для увеличения их жесткости и прочности и часто обеспечивают интеграцию услуг в пределах их глубины.

Типичная компоновка балок перекрытия показана на рис. 4.1 в зависимости от соотношения сторон и ширины сетки перекрытия между колоннами. К полкам колонн следует присоединять более тяжелые балки, но это не всегда возможно, например, решетку перекрытия на Рисунке 4.1 (d). Особый

4.1 Типовые схемы балок перекрытия для различных пролетов

(a) Типовая планировка этажа с балками одинаковой глубины (Примечание: ориентация колонн означает, что второстепенные балки имеют одинаковую длину)

Балка перекрытия тонкая

Плита

ф

пролет

Стяжка /

(b) Типовая планировка этажа с использованием тонких балок перекрытия (Примечание: стяжки, встроенные в плиту)

(a) Типовая планировка этажа с балками одинаковой глубины (Примечание: ориентация колонн означает, что второстепенные балки имеют одинаковую длину)

(b) Типовая планировка этажа с использованием тонких балок перекрытия (Примечание: стяжки, встроенные в плиту)

Колонка

Первичный луч

Балка вторичная

Первичный луч

Балка вторичная

(c) Длиннопролетные балки перекрытия (схема 1 ~ высоконагруженные основные балки) (Примечание: обрамление по главной оси колонны)

Колонка

Первичный луч

(c) Длиннопролетные балки перекрытия (схема 1 ~ высоконагруженные основные балки) (Примечание: обрамление по главной оси колонны)

Первичный луч

(г) Длиннопролетные балки перекрытия (схема 2 ~ короткопролетные основные балки)

(г) Длиннопролетные балки перекрытия (схема 2 ~ короткопролетные основные балки)

При соединении широких балок с более узкими колоннами могут потребоваться меры детализации

(см. Разделы 5.4 и 5.5).

Конструкция тонкого перекрытия, показанная на Рисунке 4.1 (b), отличается от других форм конструкции тем, что не требует внутренних балок, кроме анкерных элементов, для обеспечения устойчивости во время строительства (см. Раздел 4.1.3). Хотя тонкие балки перекрытия тяжелее, чем эквивалентные балки перекрытий, они обеспечивают минимальную ощутимую глубину перекрытия, которая в целом эквивалентна плоской железобетонной плите.

Читать здесь: Перфорированные секции

Была ли эта статья полезной?

Инженер-строитель: Фундаменты ростверка — Описание.

Фундамент ростверка состоит из ряда слоев балок, обычно уложенных под прямым углом друг к другу и используемых для распределения тяжелых точечных нагрузок от надстройки до приемлемого давления на грунт ( см. Рис. 9.58, ).

Фундаменты ростверков в наши дни редко бывают экономичными для постоянных фундаментов, за исключением очень тяжелых нагрузок. Однако их сборная форма может оказаться очень полезной для временных работ, особенно там, где требуется повторное использование фундамента ( см. Рис.9,59 ).

Балка ростверка может быть из любого материала, чаще всего из стали, сборного железобетона или дерева. Однако в некоторых постоянных ситуациях, когда существуют необычные обстоятельства, такие как изобилие прочной древесины или возможное повторное использование существующих прокатных стальных профилей, ростверк может оказаться как успешным, так и экономичным. В постоянных условиях долговечность становится важным фактором проектирования, а защита и / или выбор подходящих материалов — важная часть конструкции.В случае стального ростверка под землей это обычно достигается за счет бетонирования ростверка. Бетон для средних грунтовых условий обычно требует минимального покрытия стали толщиной 100 мм. В случае деревянных ростверков выбор подходящей породы древесины и / или подходящей защиты для консервации имеет решающее значение для проектирования, как и для деревянных свай.

Рис. 9.58 Фундамент ростверка.

Расчет ростверка выполняется путем расчета нагрузок и моментов, прилагаемых к надстройке, и определения необходимой площади основания с использованием подходящего допустимого давления на грунт для данного состояния.

В этой области можно выбрать количество и размер каждого слоя ростверка. Затем слои конструируются так, чтобы выступать от края верхнего слоя, что определяет размеры балки, необходимые для противодействия приложенным изгибающим моментам и поперечным силам (, см. Рис. 9.60, ).

Если ростверк облицован бетоном и последовательность и метод строительства и нагрузки совместимы с требованиями проекта, можно использовать комбинированное действие балки и бетона.

Рис. 9.59 Фундамент ростверка — временные работы.

Рис. 9.60 Фундамент ростверка — схемы изгиба и сдвига.

Подробная ошибка IIS 7.5 — 404.11

Сводка ошибок

Ошибка HTTP 404.11 — не найдено

Модуль фильтрации запросов настроен на отклонение запроса, содержащего двойную escape-последовательность.

Подробная информация об ошибках

Модуль RequestFilteringModule
Уведомление BeginRequest
Обработчик AboMapperCustom-60591
Код ошибки Код ошибки

Пользователь Еще не определено

Запрошенный URL http: // tsdos.org: 80/2019 / media / paper2019 / fisher,% 20brett / reconductoring% 20and% 20associated% 20lattice% 20tower% 20foundation% 20analysis% 20and% 20modifications.pdf
Physical Path C: \ inetpubdosroot \ t \ 2019 \ media \ paper2019 \ fisher,% 20brett \ reconductoring% 20and% 20associated% 20lattice% 20tower% 20foundation% 20analysis% 20and% 20modifications.pdf
Метод входа в систему Еще не определено

Наиболее вероятные причины:

  • Запрос содержал двойную escape-последовательность, а фильтрация запросов настроена на веб-сервере, чтобы отклонять двойные escape-последовательности.

Что вы можете попробовать:

  • Проверьте параметр configuration/system.webServer/security/[email protected] в файле applicationhost.config или web.confg.

Ссылки и дополнительная информация
Это функция безопасности. Не изменяйте эту функцию, пока не полностью осознаете масштаб изменения. Перед изменением этого значения следует выполнить трассировку сети, чтобы убедиться, что запрос не является вредоносным. Если сервер разрешает двойные escape-последовательности, измените конфигурацию / system.Параметр webServer / security / requestFiltering @ allowDoubleEscaping. Это могло быть вызвано неправильным URL-адресом, отправленным на сервер злоумышленником.

Просмотр дополнительной информации »

Esdep Lecture 8.5.2 [Другое]

Esdep Lecture 8.5.2 [Other]

Предыдущая | Далее | Содержание

ESDEP WG 8

ПЛИТЫ И ОБОЛОЧКИ

ЦЕЛЬ / ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Представить методы глобального анализа, методы определения деформации поперечного сечения и сдвига мостов с коробчатыми балками.

ПРЕДПОСЫЛКИ

Нет.

ЛЕКЦИИ ПО ТЕМЕ

Лекция 8.5.1: Введение в конструкцию коробчатых балок

СВОДКА

Общий анализ может быть выполнен с помощью ростверка, ортотропной пластины, гнутой пластины и методов конечных элементов.

Искажение коробки может контролироваться диафрагмами или поперечными рамками. Доступны простые или усовершенствованные методы для расчета сил в диафрагмах или поперечных рамах.

Для очень широких фланцев необходимо учитывать влияние сдвига.

Хотя стальные или железобетонные композитные коробчатые балки обычно дороже на тонну, чем пластинчатые балки, поскольку для их изготовления требуется больше времени, они могут привести к более экономичному решению в целом.

Для мостов коробчатые балки имеют ряд преимуществ по сравнению с пластинчатыми балками, что делает их использование привлекательным:

  • очень высокая жесткость на кручение.(В закрытых коробчатых секциях крутящему моменту в основном противостоят сдвиговые напряжения Сен-Венана, а жесткость на кручение обычно намного выше, чем у открытых секций.)
  • Закрытые стальные боксы

  • обеспечивают жесткость на кручение при монтаже. (Таким образом, они избегают необходимости в дорогостоящих временных связях, которые требуются для плоских балок и которые также мешают конструкции бетонной плиты. Для сильно изогнутых пролетов жесткость на кручение почти всегда важна во время их строительства.)
  • Можно использовать

  • широких фланца. (Это позволяет использовать большой пролет без ресурса для очень толстого материала.)
  • Коробчатые балки

  • имеют аккуратный внешний вид. (Внутри коробки жесткость может оставаться незаметной.)
  • возможность выбрать хорошую аэродинамическую форму. (Это особенно важно для больших подвесных или вантовых мостов.)
  • В коробчатых балках

  • используется меньше подшипников. (Обычно ограничение скручивания необходимо обеспечивать только в одном месте вдоль сплошной коробки; одиночные подшипники могут использоваться на всех других опорах.Кроме того, с сильно изогнутой коробчатой ​​балкой часто бывает достаточно одинарных опор на всех опорах.)

Коробчатые балки иногда используются в строительных конструкциях, но это не является обычным явлением. Эта лекция в основном касается коробчатых балок, используемых в мостах, как цельнометаллических, так и композитных конструкций с железобетонной плитой перекрытия; большинство общих замечаний применимо к коробчатым балкам, используемым в зданиях

Общий анализ определяет эффекты нагрузки, изгибающие моменты, поперечные силы, крутящие моменты и т. Д., которые возникают во всех частях конструкции в результате приложенной нагрузки. На основании этого анализа определяются напряжения для сравнения с расчетными значениями прочности.

Методы анализа композитных мостовых настилов можно разделить на три группы.

  • те, которые рассматривают мост как серию соединенных между собой балок
  • те, которые обрабатывают отдельно различные части коробчатого сечения (фланцы, стенки, диафрагмы)
  • те, которые рассматривают настил моста как континуум

Те, которые относятся к первой группе, наиболее просты для анализа, поскольку теория балок может использоваться для определения поведения отдельных элементов.Для одиночной прямой балки можно использовать анализ линейных балок при условии, что он учитывает крутильные эффекты, а также эффекты изгиба, но в целом требуется модель ростверка. Такой анализ дает хорошие результаты для распределения моментов и сил в многобалочных конструкциях, а также когда изогнутая одиночная балка моделируется как серия прямых элементов. Однако простая теория пучка не учитывает искажение поперечного сечения или эффекты сдвигового запаздывания, и они должны определяться отдельно.

Анализ второй группы проводится с использованием методов конечных элементов и неизбежно включает использование мощной компьютерной программы. При условии, что подходящие элементы доступны в компьютерной программе, анализ может дать результаты, которые включают большинство структурных эффектов, включая деформацию и задержку сдвига, но выбор типа и размера элемента требует большого опыта, а интерпретация результатов также требует осторожности. рассмотрение.

Третья группа применяет более точные методы теоретического моделирования.Примерами являются обработка всей деки как ортотропной пластины и анализ моделей сложенных пластин. Однако такие методы могут быть применены должным образом только при наличии единообразия по всей конструкции и при распределенной нагрузке. Они также могут отдельно представлять только некоторые аспекты поведения: поэтому нагрузку необходимо разделить на такие компоненты, как равномерный изгиб, равномерное скручивание, деформация кручения и деформация.

3.1 Общие

При анализе ростверка конструкция идеализируется как ряд продольных и поперечных балочных элементов в одной горизонтальной плоскости, жестко связанных между собой в узлах.Поперечные балки могут быть ортогональными или наклонными по отношению к продольным балкам, так что можно анализировать наклонные, изогнутые, сужающиеся или нерегулярные настилы.

В простом анализе ростверка каждой балке приписывается жесткость на изгиб в вертикальной плоскости и жесткость на кручение. Вертикальные нагрузки прикладываются только к узлам. Компьютерное программное обеспечение используется для проведения анализа жесткости матрицы для определения смещений (вращения вокруг двух горизонтальных осей и вертикального смещения) в каждом узле и сил (изгибающие моменты, крутящие моменты и вертикальные поперечные силы) в балках, соединенных с каждым узлом. узел.

Анализ ростверка не определяет эффекты деформации и деформации, а также эффекты сдвига. Местные эффекты от точечных нагрузок (нагрузки на колеса) могут быть изучены с ростверком только путем использования тонкой сетки балок локально по отношению к нагрузке; локальные эффекты обычно определяются отдельно и добавляются к глобальным результатам по мере необходимости.

3.2 Моделирование ростверка для мостов с коробчатой ​​балкой

Глобальное структурное действие моста с коробчатыми балками можно рассматривать как по существу отдельные действия железобетонной плиты (или стальной палубы с ортотропной жесткостью), которая изгибается в поперечном направлении, и ряда продольных балок, которые отклоняются по вертикали и скручиваются.Плита (или стальной настил) изгибается в результате поддержки по нескольким линиям, которые отклоняются в разной степени и в зависимости от пролета. Поэтому глобальный анализ должен точно моделировать способ отклонения этих опорных линий, чтобы правильно установить взаимодействие между продольным и поперечным изгибом.

Плита эффективно поддерживается вдоль каждой линии полотна. Вертикальный прогиб каждой линии стенки зависит от комбинации вертикальных и крутильных прогибов коробчатой ​​балки, частью которой она является.Лучший способ смоделировать эти эффекты — создать жесткий на кручение балочный элемент вдоль центральной линии каждой коробки (то есть в центре сдвига) и соединить его с плитой в точках перемычки. Для этого нужны короткие «пустышки» поперечные балки; они физически не представляют какую-либо конкретную часть конструкции, и силы в них не нуждаются в анализе, но им необходимо придать достаточную жесткость, чтобы их изгиб был незначительно мал. Эта форма модели моста с двумя коробками и консолями проиллюстрирована на рисунке 1 (обратите внимание, что для наглядности фиктивные балки и продольные балки показаны немного ниже плиты, в то время как на самом деле они будут рассматриваться в анализе как копланарные. ).

3.3 Продольные элементы ростверка

Главным продольным балкам присваиваются свойства изгиба всего сечения каждой балки (включая плиту или настил). В многобалочных конструкциях обычно считается, что плита разделена посередине между коробками, а полная ширина консоли должна быть включена во внешнюю коробку. Строго говоря, это неточно, поскольку это привело бы к разрыву уровня нейтральной оси, но неточность незначительна.

Продольные элементы, представляющие плиту (показаны пунктиром на рисунке 1), не являются строго необходимыми, поскольку они намного более гибкие, чем основные балки, хотя они могут быть полезны при приложении распределенных нагрузок. Они показаны здесь, чтобы проиллюстрировать разделение плиты.

Продольные краевые элементы могут быть добавлены для представления краевой балки. Они не оказывают большого влияния на общую производительность, но часто помогают при приложении нагрузки на консоли.

3.4 Поперечные элементы ростверка

Если нет поперечных балок, поперечные элементы просто представляют собой ширину плиты, равную расстоянию между узлами. Если внутри коробки находятся поперечные балки, включая поперечные балки и диафрагмы, элементы должны отражать жесткость действующего поперечного элемента.

Элементы перекрытия опираются только на фиктивные элементы, они не соединяются напрямую с продольными балками. Между элементами плиты и фиктивными балками отсутствует моментная непрерывность.

3,5 Жесткость на кручение

Для открытого коробчатого сечения жесткость на кручение K определяется общим выражением:

Где A — площадь коробки, а t — толщина элемента ds.

Если секция составная, бетонная плита должна быть преобразована в сталь эквивалентной толщины путем деления на модульное соотношение.

Для полосы сплошной плиты жесткость на кручение определяется по формуле:

Где t — толщина, а b — ширина полосы.

Однако в модели ростверка только половину этой жесткости следует отнести к поперечным элементам, поскольку поток сдвиговых напряжений Сен-Венана не проходит по периметру поперечного сечения полосы. Аналогично, для настила из ортотропной стали следует использовать только значение H для жесткости на кручение, а не 2H.

3,6 мосты перекоса

Можно сконструировать несколько коробок с перекосом при условии, что опорные диафрагмы могут оставаться по существу перпендикулярно осевым линиям короба и что либо между коробками нет поперечных балок, либо поперечные балки перпендикулярны коробкам.Точно так же анализ ростверка с перекосом поперечин трудно интерпретировать и дает неопределенные результаты для всех, кроме небольших перекосов.

3.7 Интерпретация результатов анализа ростковки

Компьютерное программное обеспечение обычно дает значения вертикального сдвига, изгибающих моментов и крутящего момента для каждого элемента ростверка на каждом стыке ростверка. Поскольку непрерывная структура была идеализирована в виде дискретных элементов, этот разрыв нереален. Немного «лучшее» значение моментов в основных лонжеронах может быть получено путем сглаживания, как показано на рисунке 2, хотя разница обычно очень мала.

При анализе ортотропных плит конструкция настила «сглаживается» по всей длине и ширине и рассматривается как непрерывная среда.

Упругие свойства ортотропной пластины определяются двумя значениями жесткости на изгиб D x и D y и жесткостью на кручение H. Основное уравнение, связывающее прогиб w с нагрузкой P, действующей перпендикулярно плоскости пластины, имеет следующий вид:

= р (х, у)

Схемы проектирования настилов, которые можно идеализировать как ортотропные плиты, были получены на основе серийных решений.Они создают прогибы, а также продольные и поперечные моменты из-за точечной нагрузки и, таким образом, обеспечивают быстрый метод анализа распределения. Их применимость ограничена настилами с простой опорой с перекосом не более 20, эластичные свойства которых могут быть представлены исключительно длиной, шириной и тремя величинами: D x , D y и H.

В композитных конструкциях они могут использоваться для балочно-плитных перекрытий с не менее чем пятью равномерно расположенными продольными элементами однородных диафрагм над опорами.

В гражданском строительстве все шире применяется метод конечных элементов. Это наиболее универсальный из методов анализа упругости матричной жесткости, который, в принципе, может подойти к решению практически любой задачи глобального анализа настила моста.

Для коробчатых балок метод конечных элементов позволяет изучить запаздывание сдвига и вычислить эффективную ширину полки. Он также может анализировать локальные эффекты в плитах. Для этого каждая перемычка, фланцы и диафрагмы разделены на подходящую сетку элементов; детализация эффектов, которые могут быть обнаружены (например, изменение напряжения на фланце из-за задержки сдвига), зависит от тонкости сетки и возможностей типов элементов, предоставляемых программой.

Недостатком анализа методом конечных элементов является его стоимость, особенно из-за большого количества времени, необходимого специалистам для идеализации конструкции. Ноу-хау эксперта необходимо для выбора подходящего набора элементов, выбора правильного типа элемента и определения правильных предельных условий для граничных узлов вдоль опор. Интерпретация результатов также требует опыта. Выбор неподходящих элементов может вводить в заблуждение в областях с крутым градиентом напряжения, поскольку в этом случае условия статического равновесия не обязательно выполняются.Выбор уровня плотности дискретизации или поведения материала может иметь серьезные последствия для точности результатов.

Тем не менее, для сложных ситуаций или для сложных частей крупной конструкции нет лучшей замены для анализа методом конечных элементов.

Метод складывания пластин обычно ограничивается сборками прямоугольных пластин. Это не применимо к перекосу дек из-за связи между гармониками. Ортотропные пластины могут занимать несколько пролетов, но должны иметь простые опоры на крайних концах с жесткими диафрагмами на концевых опорах.Когда диафрагмы из гнутых пластин используются для представления поперечных рам, преимущества заключаются в том, что они могут дать полное и точное решение за меньшее компьютерное время, чем это требуется для метода конечных элементов, и могут выдерживать самые разные типы нагрузок и оба смещение и силовые граничные условия.

Чтобы применить этот метод к мосту с двойной ячеистой коробчатой ​​балкой с одной одинарной внутренней стенкой, необходимо разделить деформацию на симметричную и асимметричную. Для коробок с большим количеством внутренних перемычек можно разделить деформации поперечного сечения на собственные функции деформации.

Чистое скручивание тонкостенного профиля также приведет к искривлению поперечного сечения, если в этом сечении нет достаточной симметрии. Чтобы проиллюстрировать, как может происходить коробление, рассмотрим, что произойдет с четырьмя панелями прямоугольного коробчатого сечения, подверженными скручиванию.

Предположим, что ширина и глубина коробки равны B и D соответственно, а толщина фланца и стенки t f и t w . Под действием крутящего момента T сдвиговый поток определяется выражением q = T / 2BD.

Сначала рассмотрим фланцы. Напряжение сдвига во фланцах равно t f = q / t f = T / 2BDt f . Если смотреть на коробку сверху, каждый фланец разрезан в виде параллелограмма с углом сдвига f = t f / G; если бы концевые секции оставались плоскими, относительное горизонтальное смещение между верхним и нижним углами было бы fL на каждом конце (см. рис. 3a), и, таким образом, между двумя концами 2fL / D = 2t f
L / DG = TL / BD 2 Gt f .

По аналогичному аргументу, если смотреть на коробку сбоку и учитывать сдвиговые смещения перемычек, если бы концевые секции оставались плоскими, скручивание секции было бы TL / B 2 DGt w . Поскольку скручивание должно быть одинаковым, независимо от того, рассматриваем ли мы фланцы или стенки, ясно, что концевые секции могут оставаться плоскими только в том случае, если TL / BD 2 Gt f = TL / B 2 DGt w , то есть Dt f = Bt w .Если это условие не выполняется, то концевые секции не могут оставаться плоскими; вместо этого произойдет небольшое вращение в противоположных направлениях в их плоскостях двух фланцев и двух перемычек и, как следствие, деформация секции. Типичное искривление для этого примера показано на рисунке 3b.

Конечно, для простого однородного коробчатого сечения, подверженного чистому кручению, это коробление неограниченно и не вызывает каких-либо вторичных напряжений. Но если, например, коробка поддерживается и скручивается с обоих концов, а затем подвергается приложенному крутящему моменту в середине, коробление полностью сдерживается в середине благодаря симметрии, и возникают напряжения деформации при кручении.Подобное ограничение происходит в сплошных коробчатых секциях, которые скручены на промежуточных опорах.

Это ограничение коробления вызывает продольные напряжения деформации и связанные с ними напряжения сдвига так же, как эффекты изгиба в каждой стенке коробки. Напряжения сдвига эффективно немного изменяют однородность напряжения сдвига, рассчитанного по чистой теории кручения, обычно уменьшая напряжение около углов и увеличивая его в средней части панели. Поскольку максимальные комбинированные эффекты обычно возникают на углах, консервативно игнорировать напряжения деформации сдвига и использовать простое равномерное распределение.С другой стороны, наибольшие продольные эффекты проявляются в углах. Их необходимо учитывать при рассмотрении возникновения напряжений текучести при эксплуатации и диапазона напряжений при усталостном нагружении. Но поскольку продольные напряжения фактически не участвуют в переносе кручения, возникновение текучести в углах и последующее снятие некоторых или всех этих напряжений деформации не приведет к уменьшению сопротивления скручиванию. Проще говоря, небольшое перераспределение пластичности можно допустить в предельном состоянии (ULS), и поэтому нет необходимости включать напряжения деформации кручения в проверки ULS.

Когда кручение прикладывается непосредственно по периметру коробчатой ​​секции силами, точно равными сдвиговому потоку на каждой из сторон коробки, поперечное сечение не имеет тенденции к изменению своей формы.

Если кручение не применяется таким образом, фактически существует набор сил, которые пытаются увеличить длину одной диагонали поперек сечения и уменьшить другую (см. Рисунок 4). Могут быть предусмотрены диафрагмы или рамы, чтобы ограничивать искажение там, где возникают большие деформирующие силы, например, в местах опоры и через определенные промежутки вдоль коробки, но в целом эффекты искажения должны передаваться другими средствами.

Чтобы проиллюстрировать, как происходит искажение и переносится между эффективными ограничителями, рассмотрим коробку с простой опорой, имеющую диафрагмы только на опорах и которая подвергается точечной нагрузке на одну стенку в середине пролета. Под действием сил деформации каждая сторона коробки изгибается в своей собственной плоскости и, при наличии непрерывности момента вокруг углов, также выходит за пределы ее плоскости. Изогнутая форма показана на рисунке 5.

Изгиб каждой стороны в плоскости вызывает продольные напряжения и деформации, которые, поскольку они находятся в противоположном направлении на противоположных сторонах коробки, вызывают искривление поперечного сечения (в показанном примере торцевые диафрагмы деформируются. их плоскостей, в то время как центральная плоскость, как видно, удерживается от деформации за счет симметрии).Поэтому продольные напряжения известны как деформационные напряжения деформации. Связанные напряжения сдвига известны просто как напряжения сдвига деформации.

Изгиб стенок коробки в результате деформационных сил создает поперечные деформационные изгибающие напряжения в коробчатом сечении.

Введение жестких промежуточных поперечных рам ограничит эффекты искажения длиной между рамками (а не между опорами). но для этого они должны быть достаточно жесткими.

В общем случае искажение зависит от взаимодействия двух типов поведения, деформации и поперечного искажения. Было продемонстрировано, что поведение аналогично балке на упругом основании (BEF), при этом жесткость балки представляет сопротивление короблению, а упругое основание — сопротивление поперечному искажению изгиба. Подробное описание аналогии дано в статье Райта [1].

Схематическое изображение деформационного поведения коробки с одной промежуточной диафрагмой приведено на рисунке 6.

При приложении осевой нагрузки к широкому фланцу за счет сдвига от стенок фланец деформируется в своей плоскости; плоские сечения не остаются плоскими. Результирующее распределение напряжений во фланце неоднородно. В очень широких фланцах необходимо учитывать эффекты запаздывания при сдвиге для проверки напряжений, особенно для коротких пролетов, поскольку это приводит к тому, что продольное напряжение на пересечении фланца / стенки превышает допустимое значение. среднее напряжение во фланце.

Запаздывание при сдвиге можно учесть в элементарной теории изгиба, используя эффективную ширину фланца (меньше реальной ширины), чтобы напряжение в эффективной ширине равнялось пиковому напряжению в фактической полке (см. Рисунок 7).Эта эффективная ширина фланца зависит от отношения ширины к пролету.

Для балки с простой опорой, например, эффективная ширина участка между перемычками составляет F e .b, где F e , коэффициент полезной ширины, приведен в таблице 1.

б / л

Средний пролет

Четверть пролетный

Поддержка

а

= 0

а

= 1

а

= 0

а

= 1

а

= 0

а

= 1

0,00

0,05

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,75

1,00

1,00

0,98

0,95

0,81

0,66

0,50

0,38

0,22

0,16

1,00

0,97

0,89

0,67

0,47

0,35

0,28

0,17

0,12

1,00

0,98

0,93

0,77

0,61

0,46

0,36

0,20

0,15

1,00

0,96

0,86

0,62

0,44

0,32

0,25

0,16

0,11

1,00

0,84

0,70

0,52

0,40

0,32

0,27

0,17

0,12

1,00

0,77

0,60

0,38

0,28

0,22

0,18

0,12

0,09

Таблица 1: Эффективная ширина F e для балок с простой опорой

где

b — расстояние между полотнами.

L — пролет балки

a

=

F

e — коэффициент эффективной ширины упругого элемента.

К счастью, в большинстве ситуаций отношение пролета к ширине недостаточно велико, чтобы вызвать увеличение пикового напряжения более чем на 10-20% из-за задержки сдвига.

На опорах силы передаются от коробчатой ​​балки через подшипники к нижнему основанию. В основном, эти силы являются вертикальными, хотя в некоторых выбранных положениях также должно быть обеспечено поперечное ограничение.Если под коробкой находится только один подшипник, который оказывает небольшое сопротивление поперечному вращению (например, эластомерные подшипники качения), торсионное ограничение отсутствует; нагрузки, передаваемые от двух перемычек, будут равны (при условии, что опора находится на осевой линии). Когда есть два подшипника, под каждой из перемычек или рядом с ними, коробка обеспечивает сдерживание скручивания; нагрузка от каждой стенки будет разной, и будет происходить передача скручивающего сдвига с фланцев. Всякий раз, когда есть поперечное ограничение, будет связанный крутящий момент, потому что ограничение не будет на уровне центра сдвига коробки.

Основная функция опорной диафрагмы, чтобы обеспечить адекватный путь нагрузки для передачи поперечных сил от полотен к подшипникам под окном. При этом он также противостоит силам искажения.

Пластинчатые диафрагмы обычно устанавливаются на опорах, поскольку они обеспечивают эти функции наиболее легко, хотя, строго говоря, правильно закрепленная поперечная рама также могла бы это сделать.

Очевидно, что полные диафрагмы закрывают коробчатую секцию, но доступ в коробку необходим для завершения изготовления, а также для будущего осмотра и обслуживания.Обычно предусмотрены отверстия для доступа вдоль коробки, но необходимо тщательно учитывать влияние этих отверстий на характеристики диафрагмы; размер и положение любого отверстия необходимо ограничить. Это может быть особой проблемой для небольших коробок, потому что минимальный размер отверстия может составлять большую часть размера диафрагмы.

Мембраны обычно снабжены вертикальными ребрами жесткости над подшипниками из-за больших сил, связанных с ними, хотя для небольших коробок иногда может быть уместна толстая диафрагма без жесткости.

Диафрагма ведет себя по существу как глубокая балка, при этом пластина диафрагмы действует как ее перемычка, а эффективная ширина каждого из фланцев муфты действует как ее верхний и нижний фланцы.

Пример промежуточной диафрагмы в большой коробчатой ​​балке вантового моста показан на рисунке 8.

  • Анализ ростков наиболее часто используется для анализа ростков. Это позволяет просто идеализировать структуру и точно интерпретировать результат.
  • Анализ методом конечных элементов можно использовать в сложных ситуациях. Это наиболее универсальный из методов анализа упругости матрицы.
  • Анализ ортотропных пластин и анализ сложенных пластин имеют ограниченное применение.
  • Эксцентричная нагрузка секции балки вызывает деформацию, которую, возможно, придется контролировать с помощью промежуточных диафрагм или поперечных рам.
  • Для очень широких фланцев необходимо учитывать влияние сдвига.
  1. Райт, Р. Н., Абдель-Самад, С. Р. и Робинсон, А. Р., BEF Аналогия для расчета мостов с коробчатыми балками,
    Proc. ASCE, том 94, ST7, 1968.
  1. Еврокод 3: «Проектирование стальных конструкций», ENV1993-1-1: Часть 1.1, Общие правила и правила для зданий, CEN, 1992.
  2. Дубас П. и Гери Э., Поведение и проектирование металлоконструкций, Технический комитет 8, группа 8.3, ECCS-CECM-EKS, №44, 1986.
  3. Джонсон, Р. П.и Бакби Р. Дж. Композитные конструкции из стали и бетона, Том 2: Мосты, Коллинз, Лондон, 1986.
  4. Британский стандарт 5400: Часть 3: Стальные, бетонные и композитные мосты, Часть 3: Свод правил проектирования стальных мостов, Британский институт стандартов, 1982 г.
  5. Хорн, М.Р., Руководство CIRIA 3, Структурные воздействия в стальных коробчатых балках, Ассоциация исследований и информации строительной отрасли, Лондон, 1977
  6. Коллбруннер, К.