El cálculo de cimentaciones de bandas es un proceso complejo y bastante laborioso en el que deben confiar exclusivamente los profesionales que tengan una licencia estatal para realizar dicho trabajo. Sin embargo, con la construcción independiente de edificios de poca altura, es muy posible hacerlo por su cuenta, haciendo los cálculos necesarios por su cuenta, porque el trabajo de un especialista en diseño es muy costoso. En esta publicación, se considerará en detalle la metodología para calcular la base del tipo de tira, establecida en SP 20.13330.2011 y SP 22.13330.2011..
Breves características y características de diseño.
Este tipo de base es una estructura única en forma de cinta, ubicada debajo de todos los muros de carga del edificio..
En términos de profundidad, las cimentaciones de tiras pueden ser:
- enterrado debajo del punto de congelación del suelo;
- someras (MZLF) con una profundidad media de 0,5 m;
- insepulto.
La profundidad se considera la altura de la estructura de soporte desde el nivel de la planificación hasta su “base”..
Estructuralmente, las bases tipo cinturón pueden ser:
- monolítico;
- prefabricado.
La construcción de una base monolítica es una cinta hecha de hormigón armado monolítico. Los cimientos prefabricados se erigen a partir de bloques de hormigón, ladrillos o escombros. En la construcción moderna, los cimientos monolíticos se erigen con mayor frecuencia, lo que permite distribuir uniformemente la carga en el suelo, evitando su destrucción. Los cimientos prefabricados son menos confiables, aunque requieren menos inversión en construcción..
Cálculo de la base de la tira: un método para determinar la capacidad de carga del suelo.
Todos los cálculos se realizan después de recibir el proyecto en manos con una especificación de los materiales de construcción y fijación utilizados, necesarios para la construcción y acabado de la estructura..
El cálculo de los parámetros de la cimentación mediante este método se realiza en tres etapas:
- Recolectar cargas sobre una base de tira.
- Determinación de parámetros (ancho de la cinta y “base”, altura, profundidad) de la base..
- Cálculo del posible calado.
Otro paso que no se indica en la metodología, pero que puede ser necesario a la hora de realizar cálculos de la cimentación de la tira, es la realización de trabajos para corregir los datos obtenidos. Consideremos cada etapa con más detalle..
Recolección de datos primarios
Al determinar la carga en la base, es necesario tener en cuenta:
- la masa de la estructura;
- peso estimado de la base de la tira;
- la masa del relleno del edificio (equipos, personas, muebles, etc.);
- factor de carga de nieve y viento.
La masa del edificio se calcula sumando el peso de todos los materiales de construcción utilizados en la construcción de la casa, teniendo en cuenta las características de los materiales utilizados. Para simplificar los cálculos, le recomendamos que se familiarice con la tabla, que muestra las cargas en los cimientos de las paredes, pisos y techos hechos de varios materiales de construcción..
Utilice la siguiente tabla para determinar las cargas de nieve en una región específica:
Para los residentes de Ucrania, esta tabla se verá así:
Dependiendo de la estructura del techo (ángulo de pendiente), los datos tabulares pueden requerir el uso de un factor de corrección:
- hasta 25 ° – el coeficiente es 1;
- 60 ° y más: el coeficiente no se tiene en cuenta.
Para calcular la carga de nieve en la base, es necesario: para determinar su región en el mapa, el peso de la capa de nieve por 1 m2 del techo, el coeficiente teniendo en cuenta el ángulo de inclinación y luego multiplicar el techo área por los datos obtenidos.
Cuando se utilizan soluciones arquitectónicas clásicas de construcción de poca altura, se pueden ignorar las cargas de viento en la base de la estructura..
Cálculo de la altura de la base de la tira.
La altura de la tira de cimentación es la suma de los parámetros, que incluyen los siguientes datos:
- la profundidad de la colocación, teniendo en cuenta el tipo de suelo, el nivel de agua subterránea y la congelación del suelo en una región en particular;
- altura del sótano.
Para determinar la profundidad recomendada de la base de la tira, según el suelo, use la tabla:
Para contrarrestar las fuerzas de levantamiento, es necesario profundizar la base por debajo del punto de congelación en 15-20 cm..
Por ejemplo, considere el cálculo de la altura estimada de la base, siempre que la profundidad de congelación del suelo en la región sea de 1,5 m; altura estimada del sótano – 0,5 m.
Los cálculos de la altura de la base son los siguientes: 1,5 + 0,5 + 20 cm (profundidad de colocación recomendada por debajo del punto de congelación) = 2,2 m.
Cálculo del ancho del “pie” de la base de la tira.
El cálculo de este parámetro depende del material utilizado en la construcción de la “caja”, la longitud y el espesor de los muros de carga. Una versión simplificada del cálculo del ancho de la cinta, utilizando los datos promediados que se muestran en la siguiente tabla:
Para cálculos más precisos del ancho de la “suela” de la cinta, puede usar la fórmula:
Dónde:
- 1.3 – factor de seguridad de la carga;
- P es la masa total del edificio con la base en kg;
- L es la longitud de la cinta de base en cm;
- Ro – resistividad del suelo.
Conociendo los parámetros de la cinta, puede calcular fácilmente el volumen de la base de la cinta. Esto se hace de la siguiente manera: es necesario multiplicar la longitud de la cinta por su ancho y alto.
Debe entenderse que la estructura de la base puede no tener una sección transversal constante. En algunos casos, la sección de la base de la tira se puede hacer en forma de paralelepípedo con una superficie exterior inclinada para una mejor resistencia a las fuerzas de levantamiento. Se monta una sección transversal en forma de T con una “base” extendida (cinta con una base extendida) para ahorrar material.
Para determinar la masa de la estructura de soporte, el volumen de la cinta debe multiplicarse por su gravedad específica, teniendo en cuenta los materiales utilizados para su construcción..
Cálculo de la carga del suelo.
¿Cómo calcular la base de la tira para la carga creada por la estructura en el suelo? Esto es fácil de hacer: debe dividir la masa total de la estructura (el peso de la casa, el relleno del edificio, la carga de nieve) por el área de la base en cm2.
Para encontrar el área de la estructura de soporte, debe multiplicar su longitud por su ancho..
Los datos obtenidos se comparan con la resistividad del suelo R0 kg / cm², sobre el que se proyecta la construcción del edificio..
| Tipo de suelo | Resistencia del suelo (R0 kg / cm²) |
| Suelo arcilloso | 4.5 |
| Suelo arcilloso con grava | 4.0 |
| Suelo con arena gruesa | 6.0 |
| Suelo con arena de fracción media | 5,0 |
| Suelo con arena de río de fracción fina | 4.0 |
| Suelos arcillosos | 3,5 |
| Arcilla | 6.0 |
| Suelo compactado a granel | 1,5 |
Un ejemplo de cálculo de una base para la capacidad de carga.
Supongamos que la masa total de la estructura (paredes, techo, cimientos, relleno), teniendo en cuenta las cargas de nieve y viento, es de 400 mil kg. El área de la base es de 100 mil cm2 (la longitud de la cinta es de 4 mil cm; el ancho es de 25 cm.) Para obtener datos sobre la carga específica del edificio por cm2 de suelo, es necesario dividir la masa total del casa por el area de la base. 400000 kg / 100000 cm2 = 4.
Determinamos el tipo de suelo sobre el que se supone que se basa la construcción en la tabla para obtener datos sobre su capacidad portante. Entonces todo es simple: comparamos el indicador calculado y la capacidad de carga del suelo. Es necesario que se cumpla la siguiente condición: P ≦ Ro donde P es la masa total de la estructura, Ro es la resistividad del suelo. Si los datos de la tabla son mayores o iguales a los calculados, entonces no es necesario realizar ajustes..
Si no se cumple la condición, para la corrección, el ancho de la suela aumenta en 10 cm y se repiten los cálculos de la masa y las dimensiones de la base. Esto se hace hasta que se cumpla la condición P ≦ Ro.
Cálculo de materiales
Para saber exactamente cuánta mezcla de concreto se requiere al levantar la base de la casa, debe calcular el volumen de la cinta de cimentación. ¿Cómo calcular la capacidad cúbica de una base de tira? Es necesario multiplicar los indicadores de la cinta de base obtenidos durante los cálculos, a saber, la longitud, el ancho y la altura de la base. Por ejemplo: la longitud de la cinta es de 40 m, el ancho es de 25 cm, la altura es de 2,2 m. Multiplicando los datos obtenidos, obtenemos el valor 22 m3. Al pedir hormigón, guíese por esta cifra, más el 10% del stock.
Para calcular el orden del número de accesorios, necesita saber:
- El diámetro mínimo permitido de las varillas longitudinales, dependiendo del área de la sección transversal de la cinta..
- El número de cinturones blindados con el número mínimo permitido de filas de varillas longitudinales..
- Diámetro de la barra transversal.
- Paso de barras de refuerzo transversales.
- Longitud de superposición de varillas.
- Peso de la jaula de refuerzo.
Todos los cálculos se realizan sobre la base de los datos normativos dados en SP 52-101-2003. Para simplificar los cálculos, puede utilizar los servicios de una calculadora en línea..