Como calcular a fundação corretamente

A fundação é a estrutura do edifício abaixo da planta baixa. Seu objetivo é transferir as cargas de toda a estrutura para a fundação do solo. Solo carregado pode alterar sua estrutura, causando deformações nas edificações, cujo limite é limitado por normas. O cálculo correto das fundações garantirá a durabilidade e confiabilidade de qualquer edifício.

As fundações, de acordo com sua capacidade de resistir às cargas, podem ser divididas em rígidas e flexíveis. As estruturas feitas de concreto e entulho são rígidas. Eles resistem bem à compressão e não têm um bom desempenho em alongamento e flexão..

As fundações de concreto armado possuem reforço dentro da estrutura. Ele percebe forças de tração e flexão, portanto, o concreto armado é aplicável para elementos flexíveis.

Importante! Um pré-requisito para o cálculo de quaisquer fundações é a presença dos resultados dos levantamentos geológicos e topográficos no canteiro de obras.

O edifício e o subleito são considerados trabalhando juntos no cálculo. A influência desfavorável de fatores ambientais também pode alterar o subleito. Por exemplo, a temperatura afeta as propriedades dos solos dilatados e arqueados, e a água pode alterar a estrutura dos solos de subsidência e salinos..

O nível de localização da água no solo, sua possível alteração, a composição química da água também determinam a escolha do material, estrutura e método de construção da fundação. Todos esses dados são indicados no relatório da pesquisa.

Profundidade da fundação

Ao determinar o nível da sola do porão, o seguinte é levado em consideração:

• estrutura do edifício e sua finalidade;
• a presença de estruturas adjacentes e a marca do fundo de suas fundações;
• propriedades do solo;
• águas subterrâneas e mudanças em sua posição;
• profundidade de congelamento do solo;
• impacto ambiental adverso;

A cota da base da fundação é tomada independentemente do nível de congelamento do solo, se a fundação for solo não poroso e o edifício for aquecido no inverno. Além disso, se estudos e cálculos mostram que não há deformações que violem a resistência de toda a edificação, com congelamento e descongelamento periódico do solo.

A fundação das salas aquecidas sob as paredes externas é colocada a uma profundidade maior do que o valor calculado da profundidade de congelamento do solo, se a base para elas for solo levantado.

O valor calculado desta profundidade é encontrado pela fórmula:

d_f = k_h* d_fn, Onde

• k_h – coeficiente de condições térmicas do edifício;
• d_fn – profundidade padrão de congelamento do solo.

Para edifícios que não são aquecidos no inverno k_h= 1,1; para k aquecido_h tomado de acordo com a tabela.

Tipo de construção	Temperatura do ar na sala adjacente
0	cinco	dez	15	20 e mais
Térreo	0.9	0,8	0,7	0,6	0,5
Pisos atrasados	1.0	0.9	0,8	0,7	0,6
Pisos isolados	1.0	1.0	0.9	0,8	0,7
Prédio com cave	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4

Valor padrão d_fn tomado como o valor médio das profundidades máximas de congelamento sazonais anuais por 10 anos.

Este valor pode ser calculado usando a fórmula:

M_t– número adimensional igual à soma dos valores absolutos das temperaturas abaixo de zero no inverno em uma determinada área. Encontra-se em SP 131.13330.2012.

d₀ aceitaram:

• 0,23 – argilas e margas;
• 0,28 – areias sedimentares e de grão fino;
• 0,3 – areias de grão grosso e médio;
• 0,34 – solos grossos.

Os solos agitados incluem:

• contendo argila;
• areias de granulação fina e siltosas;
• granulação grossa com inclusões argilo-siltosas.

Cálculo de bases de tiras por fórmulas

O cálculo das fundações dos edifícios é feito de acordo com 2 grupos de estados limites:

• capacidade de carga – o primeiro grupo;
• deformações – o segundo grupo.

O primeiro estado limitante implica uma impossibilidade total de operar o edifício. O segundo é quando a operação normal é difícil. O cálculo é realizado para determinar as dimensões ideais da estrutura da fundação.

Cargas e impactos

Carga padrão multiplicada pelo fator de segurança (sobrecarga) – ?_f, dá o valor do calculado.

Projeto	Fator de confiabilidade ?f
Metálico	1.05
Concreto, densidade >1600 kg / m3	1,10
Betão armado, pedra, pedra reforçada, madeira, densidade <1600 kg / m3:
pré-fabricado –	1,2
no canteiro de obras –	1,3
Solos
natural	1,1
massa	1,15

Para neve e vento ?_f = 1,4, para ação de temperatura ?_f = 1,1.

Pela quantidade de tempo de ação, as cargas são divididas em permanentes e temporárias. Durante a construção, bem como em operação, as cargas constantes operam sem interrupção. Isso inclui o peso de todas as estruturas de construção e o peso do solo. Cargas temporárias são divididas em:

• operação de longo prazo (equipamentos temporariamente localizados, armazenamento de materiais e peças de qualquer produção, peso de pessoas e animais, pontes rolantes e pontes rolantes);
• ação de curto prazo (neve, vento, gelo, comissionamento e reparo de equipamentos, pessoas, etc.);
• ação especial (desde explosão, acidentes, quebra de equipamento, mudanças na estrutura da base, etc.).

O cálculo usa uma combinação de cargas:

1. Básico – permanente + ação longa + ação curta.
2. Especial – permanente + longo prazo + curto prazo + uma ação especial.

No cálculo da base por deformações, utiliza-se a combinação básica de cargas. A combinação principal também é levada em consideração para a resistência, mas se houver cargas especiais, o cálculo é executado para uma combinação especial. Para um determinado tipo de combinação de carga, os fatores de redução da combinação são levados em consideração no cálculo – ?.

Por fim, é escolhida uma combinação de cargas mais perigosa. Para edifícios residenciais com uma estrutura rígida, a carga na fundação consiste no peso:

• Cargas constantes:
  • Paredes, lajes de piso, tetos de porão (se houver).
  • Fundação e peso em seus bancos de solo.
• Cargas temporárias:
  • Neve.

Uma carga padrão uniformemente distribuída para edifícios residenciais pode ser tomada de acordo com SNiP – 1,5 kPa (coeficiente de sobrecarga – ?_f = 1,3).

Determinação da largura do solado

As fundações de edifícios residenciais com um esquema de estrutura rígida são calculadas como compactadas centralmente. Eles estão dispostos simetricamente em relação ao piso ou à parede do porão. O cálculo é feito com base na condição de equilíbrio limite de todas as forças que afetam a fundação.

F – carga total na fundação, h – profundidade da fundação b – largura da base da fundação

Para fazer um cálculo preliminar, você pode usar o valor R₀ de acordo com as tabelas abaixo.

Priming	Densidade do solo, kg / cm2	Ângulo de atrito interno ?	Módulo de deformação E, kg / cm2	Peso volumétrico ?, T / m3
denso	densidade média
Areias grandes	4,5	3,5	36-41	2000-500	1,75-1,85
Areias médias	3,5	2,5	33-38	500-300	1,6-1,9
Areias finas:			30-36	400-250
– baixa umidade	3,0	2.0	1,6-1,9
– saturado com água	2,5	1,5	1,8-1,9
Areias poeirentas:			28-34	250-125	1,8-2,0
– baixa umidade	2,5	2.0
– molhado	2.0	1,5
– saturado de água	1,5	1.0

Priming	Coeficiente de porosidade	Consistência do solo em kg / cm2	Ângulo de atrito interno ?	Módulo de deformação E, kg / cm2	Peso volumétrico ?, T / m3
denso	plástico
Argila arenosa	0,5	3,0	3,0	18-28	200-125	1,7-1,95
0,7	2,5	2.0	1,5-1,85
Barro	0,5	3,0	2,5	12-25	250-80	1,8-1,95
0,7	2,5	1.8	1,75-1,9
1.0	2.0	1.0	1,7-1,8
Argilas	0,5	6,0	4,0	30-36	400-250	1,9-2,0
0,6	5.0	3,0	1,9-2,0
0,8	3,0	2.0	1,8-1,9
1,1	2,5	1.0	1,7-1,8

Para uma base de tira sólida, a largura da sola é determinada:

• F é a carga que atua na parte superior da fundação;
• R₀ – resistência do solo, que é retirada das tabelas;
• ?_mt– a gravidade específica média da fundação e do solo em suas bordas;
• h – altura da fundação.

Por exemplo, vamos determinar a largura da sola de uma fundação de faixa sólida com um esquema rígido com os seguintes dados:

• F = 255 kN;
• R0 = 250 kPa – para argila com coeficiente de porosidade de 0,7;
• Profundidade de assentamento – 1,8 m, altura h = 2,0 m. Material de fundação – concreto M 200, ?_mt= 2,0 kg / m³.

Para profundidades menores que 1,5 m, o fator m é aplicado.

Profundidade de assentamento h	1,4	1,3	1,2	1,1	1.0	0.9	0,8	0,7	0,6
Coeficiente m	0,97	0,93	0,90	0,87	0,83	0,80	0,77	0,73	0,70

A largura necessária da sola é obtida:

A seguir, esclarecemos R0 para uma profundidade da base da fundação de menos de 2,0 m usando a fórmula:

R = R₀* [1 + k₁ (b – b₀) / b₀] * (d + d₀) / 2d₀;

• k₁ – para argilas, loams, loams arenosos e areias siltosas – 0,05; para areias grossas e solos grossos – 0,125.
• b e d – largura e profundidade da fundação
• b₀ e d₀ – valores de largura e profundidade aceitos nas tabelas

R = 250 • [1 + 0,05 (1,2 – 1) / 1] • (1,8 + 2) / 2 • 2 = 240 kPa

Esclarecemos a largura da base da sola

Para obter dados mais precisos, o valor calculado de resistência do solo é calculado a partir de dados de pesquisa.

Cálculo das fundações das tiras de acordo com o cronograma

Cronograma de cálculo para fundações de tiras sólidas para paredes de tijolo externas

H	390	360	330	270
k1	1.04	1,00	0,96	0,90

?	0,0	cinco%	dez%	15%	20%	25%	trinta%
k2	1.07	1.04	1.02	1,00	0,98	0,96	0,93

R	0,00	300	600	900	1200	1500	1800	2100
k3	0,76	0,81	0,86	0,90	0,95	1,00	1.05	1,10

Cronograma para o cálculo de fundações de tiras sólidas para paredes internas

H	390	360	330	270
k1	1.04	1,00	0,96	0,90

R	0,00	500	1000	1500	2000	2500	3000	3500
k3	0,52	0,62	0,72	0,82	0,91	1,00	1.09	1,18

De acordo com o cronograma elaborado para edificações civis com paredes de alvenaria, o cálculo é feito em função dos dados R e da quantidade de andares. A largura da sola encontrada é multiplicada pelos fatores de correção k₁, para₂, para₃:

• para₁ – leva em consideração a altura do piso;
• para₂ – proporção da área da janela para a área da parede em%;
• para₃ – a carga transmitida pela sobreposição de um andar.

É possível determinar a largura da sola utilizando o gráfico somente se a espessura da parede indicada no gráfico coincidir com a espessura aceita para a alvenaria..

Por exemplo, vamos encontrar a largura da cave cave de uma parede exterior de tijolo com 77 cm de espessura numa casa com três pisos (com cave). Neste caso, R = 2,0 kg / cm²; H = 3,0 m; ? = 20%; P = 1800 kg / corrida. m. De acordo com o gráfico, descobrimos que a largura da sola é b ‘= 110 cm; b = 110 • 0,98 • 1,5 = 113 cm.

Todas as tabelas e gráficos fornecidos são apenas indicativos. Um cálculo mais preciso é feito por especialistas com base em estudos de solo (campo e laboratório) no canteiro de obras.