Calculul capacității portante a unei grămezi este una dintre cele mai importante sarcini cu care se confruntă un specialist în proiectarea unei fundații cu pilă. Pe de o parte, utilizarea unor elemente insuficient de puternice va duce la o scădere a caracteristicilor mecanice ale bazei. Pe de altă parte, este necesar să se țină seama de aspectul economic, deoarece pentru fiecare grămadă instalată "în rezervă" trebuie să plătiți.
În acest articol vom da o scurtă trecere în revistă a metodelor prin care se prevede calcularea caracteristicilor mecanice ale structurilor de susținere și vom prezenta câteva exemple de calcule.
Capacitatea lagărului este unul dintre cei mai importanți parametri
Dispoziții generale
Rezistența materialului și a solului
Majoritatea inginerilor, capacitatea portantă a piloților este determinată de cel mai mic dintre cei doi parametri:
- Pe de o parte - rezistența materialului. din care se face tija unui suport vertical sau înclinat.
- Pe de altă parte - rezistența solului. în care este imersat un suport vertical sau înclinat.
Deoarece ambii acesti factori afecteaza designul in acelasi timp, este cea mai mica valoare care este punctul critic care determina limita sarcinii pe un element separat al fundatiei. Pur și simplu, nu contează că prima va începe să se deformeze - suportul sau solul, în orice caz, integritatea construcției va fi amenințată.
Rezistență care acționează pe un suport vertical
Dacă vorbim despre raportul ideal, atunci capacitatea portantă a grămezii de pe material ar trebui să fie egală cu același parametru pe sol. Desigur, să-l pună în aplicare în practică aproape imposibilă, pentru că atunci când fundațiile de proiectare încearcă la valorile specificate au fost cât mai aproape posibil.
Fiți atenți! Cu cât capacitatea de încărcare a pilonului diferă mai mult de sol și material, cu toate acestea, proiectul fundației pilonului este eficient din punct de vedere economic.
Metode aplicate
Până în prezent, există mai multe tehnici care vă permit să alegeți raportul optim dintre caracteristicile mecanice ale suporturilor pentru un anumit sol.
În funcție de complexitatea instalației și de sarcinile atribuite proiectanților, metodele de determinare a capacității de rulare a piloților pot fi utilizate atât individual, cât și într-un complex:
- Determinarea estimativă a capacității de rulare a piloților se realizează în conformitate cu cerințele SNiP 2.02.03-85 "Fundațiile pilonului". Această metodă este cea mai puțin exactă, dar este cea care face posibilă efectuarea unei evaluări preliminare a situației. Pe această metodă de definire se bazează exemplele de mai jos.
- Încărcături statice de încercare. Esența tehnicii constă în testarea grămezului scufundat la marca convențională sub diferite sarcini verticale. Valorile înregistrate ale precipitațiilor și ale deformării fac posibilă evaluarea dacă această structură este adecvată pentru utilizare. Tehnica este foarte eficientă, iar principalele sale dezavantaje sunt durata testului și prețul ridicat.
Fotografie în procesul de testare
- Testarea dinamică. Pilonul instalat este supus mai multor lovituri ale ciocanului plumb, după care se înregistrează sedimentul acestuia. Această metodă este mai puțin exactă decât cea precedentă, dar permite testarea directă pe site.
- Sunete (statice și dinamice). Tehnica este de a înregistra sarcinile pe bază și pe suprafața laterală cu ajutorul senzorilor instalați.
De regulă, pentru lucrările de construcție la scară largă, determinarea capacității portante a grămezii se realizează utilizând mai multe metode de duplicare. Vom încerca să folosim tehnologii computaționale și vom analiza modul în care este posibil să se calculeze caracteristicile mecanice ale pilelor de diferite tipuri.
Dispozitiv de probă la sol
Tehnologia de calcul
Piloți plictisiți
Ca exemplu, să facem o construcție plictisită.
Designul fundațiilor piloți plictisiți este un sistem îngropat în pământ, care are la bază o carcasă plină cu beton. Piloții de acest tip sunt utilizați la sarcini operaționale crescute, prin urmare diametrul lor poate ajunge până la 1,5 m și adâncimea până la 40 m.
Crearea unei structuri plictisite
Calcularea capacității de rulare a unei grămezi plictisit este cel mai adesea efectuată pe baza datelor obținute din așa-zisul sondaj statistic - un test obligatoriu pentru solurile pe care se planifică construirea unei fundații piloți.
Un exemplu de calcul al capacității de rulare a unei grămezi la unul din punctele de probă este prezentat mai jos.
Pentru a calcula formula:
- R - rezistența fundației solului sub talpa pilei (valoarea tabelului, exprimată în kPa).
- A este zona de fundație piloți.
- u este perimetrul secțiunii bazei suportului vertical.
- fi este valoarea medie a rezistenței suprafeței rulmentului.
- h i este grosimea stratului de sol.
Fiți atenți! Atunci când se încarcă piloți uscați, se ia coeficientul γcf egal cu unul.
- R pentru solul de argilă - 794 kPa.
- A = π ∙ d 2/4 = 3,14 * 0,8 / 4 = 0,5 m 2.
- u = π ∙ d = 3,14 * 0,8 = 2,5 m.
- Σ γcf ∙ fi ∙ hi = 222 (determinată folosind valorile tabelului fi și hi).
Înlocuind datele obținute în formula, obținem:
Fdu = 794 * 0,5 + 2,5 * 222 = 952 kN = 95,2 tone.
Acest tip de încărcătură poate rezista la grămada plictisită în aceste condiții.
Datele sondajului statistic
De asemenea, capacitatea portantă a unei grămezi plictisit afectează numărul de elemente din bucșă sub o anumită parte a structurii.
Formula de calcul are următoarea formă:
- n este numărul minim necesar de suporturi verticale.
- N este masa calculată a elementului care se întemeiază pe fundație (în cazul nostru 250 tone).
- γn - un indicator al fiabilității structurii (pentru al doilea nivel de responsabilitate este de aproximativ 1.15).
- · Γk - indicele fiabilității la sol (1,25)
- γ0 - condițiile de lucru ale grămezii (1,15).
n = 250 * 1,15 * 1,25 / (95,2 * 1,15) = 3,28 buc.
Prin urmare, fiecare stup trebuie să conțină cel puțin patru grămezi de un anumit tip.
Fiți atenți! Această instrucțiune conține valori pentru tabele condiționate. Dacă faceți calculele cu propriile dvs. mâini, atunci ar trebui să vă concentrați asupra rezultatelor de detectare statistică a site-ului dvs.
Sistemul TISE: design și dimensiuni
Adâncimea suportului este determinată de nivelul de înghețare a terenului. Pentru a asigura conservarea formei structurii de susținere, se folosesc boroane cu capete speciale, precum și cofraje speciale.
Capacitatea portantă a teancului TISE se calculează luând în considerare masa clădirii ridicate, precum și caracteristicile solului în care este îngropată fundația. Deoarece cele mai multe ori în astfel de baze sunt utilizate suporturi cu un diametru de 600 mm, acestea vor fi luate în considerare în tabelul de mai jos:
Caracteristicile bazei solului (tipul de sol)
Rezistența bazei nominale, kg / m2
Masa poate fi utilizată în proiectarea oricărei clădiri și structuri rezidențiale. Trebuie reținut faptul că cheia este determinarea corectă a compoziției granulometrice a solului (adică, raportul dintre lutul și particulele de nisip din acesta) și, de asemenea, calculul rezistenței fundației solului.
Forțe care acționează pe baza extinsă
După calcularea capacității portante a unui suport TISE, putem calcula cu ușurință numărul minim de astfel de suporturi necesare pentru a asigura fiabilitatea maximă a structurii construite a unei mase date.
Software de calcul
Firește, astfel de calcule complexe nu sunt de departe puterea tuturor, și chiar un specialist poate înțelege toate subtilitățile documentelor. În acest scop, există programe care permit optimizarea procesului de calcul al caracteristicilor mecanice ale elementelor suport pentru o fundație.
Exemplu de utilizare a programului
Aceste programe au o interfață complet accesibilă, ceea ce facilitează în mare măsură munca chiar și a unui utilizator de calculator neexperimentat. Dar trebuie remarcat faptul că, în complexitate, acestea sunt de multe ori superioare calculatoarelor online utilizate pe scară largă în rețea și, pentru a obține cea mai obiectivă pregătire teoretică, vor fi totuși necesare.
Dar dacă alegeți între formulele "superioare de matematică" SNiP și un program care facilitează lucrarea - atunci acesta din urmă este dincolo de orice competiție "
Calculul capacității portante a pilonilor realizat conform tuturor regulilor este o procedură destul de complicată. Pentru a lupta pentru asta "de la o lovitură" nu merită, pentru că pentru a înțelege pe deplin toate mecanismele care afectează caracteristicile suporturilor, trebuie să aveți un bagaj solid de cunoștințe.
Cu toate acestea, timpul necesar pentru a studia acest material nu va fi risipit, deoarece calcularea corectă depinde nu numai de eficiența economică a construcției, ci și de siguranța casei dumneavoastră.
Trimiteți-le prietenilor: