Расчет свайных фундаментов – Свайный фундамент расчет количества свай

Расчет свайного фундамента. Калькулятор онлайн

Расчёт свайного фундамента — это очень важный этап создания проекта будущего дома. Если допустить хотя бы малейшую ошибку срок эксплуатации строения уменьшится на двадцать лет в лучшем случае. При наименее благоприятных обстоятельствах катастрофа может произойти ещё при строительстве.

Если на территории застройки присутствуют неустойчивые грунты, на которых присутствует повышенная влажность, или же какие-либо сложные рельефы, то в таком случае единственно оптимальным выходом будет грамотный расчет свайного фундамента. Основным преимуществом данной конструкции является предельно высокая надежность закрепления даже в относительно слабых грунтах благодаря тому, что опоры погружаются на достаточно большую глубину. Такие конструкции отличаются гораздо большей надежностью и долговечностью, а для их реализации требуется не такое большое количество бетона, но при этом вы должны понимать, что процесс их расчета и возведения является достаточно трудоемким.

Причин для проведения расчёта свайного фундамента можно найти более чем достаточно. Во-первых, правильно смоделированная конструкция обладает большой устойчивостью. Во-вторых, вбивание свай обходится значительно дешевле, нежели, возведение ленточной или плиточной конструкции. В-третьих, при малой несущей способности грунта — свайный фундамент единственно возможный вариант.

Если участок обладает малой несущей способностью, то сделав правильный расчёт, свайного фундамента вам не придётся рыть глубоких траншей, чтобы сделать надёжное основание. Для этого используются винтовые сваи. Но формулы расчёта при использовании таких материалов значительно усложняются.

Виды фундаментов с ростверком

Ростверк представляет собой верхнюю часть фундамента, с помощью которой объединяются в одно целое оголовки свай, и именно ростверк представляет собой опору для будущего здания. Объединение ростверка и свай осуществляется при помощи специализированной сварки или же путем стандартной заливки бетоном.

По способу монтажа ростверки могут подразделяться на несколько категорий:

• Ленточные – объединяются только соседние сваи;
• Плиточные – связывается каждый отдельный оголовок.

По типу материалов:

• Из бетона с арматурой. Под несущие стены осуществляется монтаж свай, а на глубину и ширину ростверка прорываются траншеи небольшой глубины;
• Подвесной бетонный. Является аналогичным предыдущему варианту, однако отличительной особенностью такого фундамента является то, что бетонная лента не соприкасается с грунтом, а устройство компенсационного зазора при этом предоставляет возможность предотвратить разрыв опор при возникновении значительного колебания грунта;
• Железобетонные. Изготовление такого фундамента предусматривает использование двутавра или же широкого металлического швеллера, при этом под несущие стены монтируется швеллер 30, в то время как остальные опоры связываются при помощи швеллера 15-20;
• Из дерева. Крайне редкий вариант, который в последнее время практически не используется;
• Комбинированный. Здесь используются не только металлические несущие элементы, но и бетон.

Что собой представляют винтовые сваи

Чтобы провести правильный расчёт свайного фундамента необходимо как можно больше узнать об основном материале. Это позволит максимально точно составить проект, основываясь на характеристиках свайных конструктов, а также их свойствах.

Все сваи сверху объединяются ростверком. Его можно сделать как из деревянных, так и из металлических балок. Также можно взять сплошную железобетонную плиту. Но это сильно прибавит веса основной конструкции.

Свайные конструкты для расчёта фундамента можно изготовить как самостоятельно, так и заказать на заводе. При изготовлении непосредственно на месте строительства их основание лучше всего делать плоским.

Чтобы сделать правильный расчёт свайного фундамента знать только площадь конструкции недостаточно. Необходимо учитывать силу трения, что возникает между боковой поверхностью стержня и землёй.

Раньше винтовые сваи часто применяли военные инженеры при постройке фортификационных сооружений. Это было связано с тем, что они позволяют конструкции выдерживать повышенные нагрузки в экстремальных условиях.

Внимание! Свайные конструкты до сих пор незаменимы при создании мостов и переправ.

Основная часть сваи — это ствол. Его диаметр от 80 до 130 мм. Конец в форме острого конуса. На него приваривается лопасть. Это позволяет максимально быстро и эффективно вворачивать свайные конструкты в грунт.

Некоторые сваи идут без оголовка. В таком случае в конце ствола есть отверстие. В него заводится рычаг, который позволяет вращать сваю с нужной скоростью. Эта особенность даёт возможность при необходимости удлинить ствол. Данная опция крайне необходима, когда работы проводятся на нестабильных грунтах.

К преимуществам свайных конструктов можно причислить:

1. Безопасную технологию установки, которая позволяет в кратчайшие сроки возвести фундамент дома.
2. Возможность использования на любых грунтах. Единственным исключением являются скальные породы.
3. Когда сваи вворачиваются, не образуется ударная нагрузка. Благодаря этой особенности свайные фундаменты можно строить даже в местах плотной застройки, не опасаясь за сохранность ближайших домов.
4. Как только будут установлены винтовые элементы сразу же можно монтировать ростверки. Конечно же, эта особенность учитывается в расчётах.
5. Расчёт свайного фундамента можно делать как для холмистой местности, так и для неровных участков.
6. Монтаж осуществляется практически в любых погодных условиях. Неважно сколько градусов за окном. Это никак не повлияет на качество фундамента.
7. Возможность перепланировки. Ни один другой вид фундамента не даёт столько простора для изменений конструкции, как свайный. При необходимости стальной болт можно выкрутить и ввинтить в другое место.

Зная преимущества и особенности свайного фундамента можно провести максимально точные расчёты, усчитав все особенности конструкции.

Рассчитываем расстояние между сваями и глубину их установки

Расчет свайно-винтового фундамента с ростверком включает в себя большое количество моментов, но в первую очередь определяется глубина заложения свай, которая зависит от вида и сложности грунта. В первую очередь, нужно определить нормативную глубину промерзания грунта в вашем регионе проживания, после чего отмерить ниже 20-25 см – это и будет глубина заложения свай.

После того, как будут проведены изыскательные работы, нужно будет определить уровень расположения грунтовых вод, а также возможность его колебания в разные сезоны и качественную характеристику грунта на участке. Лучше всего, если проектированием свайного фундамента, а также его обустройством будет заниматься квалифицированный специалист.

Осуществляя расчет количества винтовых свай для фундамента в каждом отдельном случае, следует брать в расчет следующие характеристики:

• Насколько прочный используется материал и ростверк;
• Какая присутствует несущая способность у грунта, учитывая также уплотнение в процессе установки опоры;
• Если присутствуют значительные перепады рельефа, то в таком случае определяется и учитывается также несущая способность основания опоры;
• Насколько будут усаживаться сваи под воздействием вертикальной нагрузки;
• Какой вес имеет строение с внутренним содержанием;
• Какие присутствуют сезонные, динамические и ветровые нагрузки.

Помимо этого, в обязательном порядке нужно учитывать осадку свайного фундамента. Свайный фундамент должен делаться в соответствии с рабочим планом, поэтому лучше всего, если его созданием будет заниматься профессиональный архитектор.

Важно! Расчет, а также последующее проектирование свайного фундамента осуществляется только после того, как будут закончены все изыскательные работы на территории, которые проводит квалифицированный специалист.

Данные для вычислительных формул в данном случае будут выбираться в зависимости от качества почвы и ее типа. Стоит отметить, что расчет свайного фундамента по усадке и деформации обуславливает необходимость в максимально возможной точности выходных показателей.

Как закладывать фундамент на основе расчётов

Чтобы построить правильные расчёты необходимо на месте строительства провести геодезические изыскания. В первую очередь нужно под слабыми грунтами определить глубину залегания слоя, который сможет выдержать вес постройки.

Важно! Необходимо делать расчёт таким образом, чтобы свайные конструкты углублялись в несущий слой не менее чем на половину метра.

Чтобы узнать на какую глубину нужно вкручивать сваи проводится предварительное бурение. Это позволяет определить, где залегают грунтовые воды. Также нужно учитывать, насколько земля промерзает в зимний период.

Весь процесс строительства условно делится на такие этапы:

1. Вначале делается разметка и выравнивание. Определяются места, где будут установлены основные сваи. После этого можно монтировать второстепенные элементы. Расстояние между ними должно быть в диапазоне от двух до трёх метров. Стальные болты должны быть под всеми стенами дома.
2. Завинчивание начинается с угловых свай. В верхнее отверстие стального болта пропускается лом. Чтобы удлинить рычаг на лом надеваются металлические трубы. При вкручивании отклонение от вертикали не может превысить два градуса. Угол наклона в процессе работы контролируется посредством магнитного уровня.
3. Расчёт свайного фундамента на угловых сваях делается с помощью шлангового уровня. Потом наносятся метки. Они определяют горизонтальную плоскость и нижнюю кромку ростверка.
4. Вворачиваются оставшиеся сваи.
5. Глубина вворачивания должна быть такой, чтобы от верха до земли было 20 см.
6. Ненесущая поверхность обрезается по обозначенным уровням.
7. Замешивается цементный раствор. Одна часть цемента к четырём частям песка. Им заполняются сваи.

Правильно проведённые расчёты на уровне планирования свайного фундамента позволяют сделать прочное и надёжное строение.

Примеры расчётов

Расчёт прочности одного элемента позволяет определить, сколько, в общем, понадобится свай для фундамента. В качестве константы возьмём расстояние между столбами в два метра. Мало того, согласно современным архитектурным веяниям опоры должны иметь общий ростверк.

Пример один

Диаметр одного металлического болта 30 сантиметров. Расчётная масса здания сто тонн. В формуле расчёта свайного фундамента особую роль играет несущая способность грунта. Возьмём чаще всего встречающийся показатель в четыре килограмма на сантиметр квадратный.

Важно! Нагрузка не должна превышать несущую способность грунта.

Показатель силы, которая будет действовать на каждую сваю в фундаменте обозначается как Fсв. Расчёт параметра проходит по следующей формуле:

(πd2/4)*R

Уточним значения всех переменных:

• π — неизменная величина, бесконечное число, которое для простоты математических исчислений принято обозначать как 3,14.
• d — диаметр металлического болта (30 см).
• R — радиус, в данном случае четыре килограмма.

Сведём всё в одну формулу:

Fсв=(πd2/4)·R =707,7·4=2826 кг.

Именно такой вес, в данном грунте сможет выдержать одна свая фундамента. Исходя из этих данных — продолжим расчёт.

Общий вес здания ровно 100 тонн. Эта цифра была взята для простоты исчислений. Перед тем как провести дальнейший расчёт свайного фундамента необходимо привести показатели к одной метрической системе. Переведём тонны в килограммы и получим значение N (количество опор).

N= 100000/2826=35,4.

Конечно же, тридцать пять с половиной опор никто монтировать не будет. Поэтому округляем в большую сторону. Выходит, для того чтобы построить дом массой в сто тонн на грунтах с несущей способностью в 4 кг/м² нужно не менее 36 опор.

Пример два

Чтобы понять алгоритм расчёта свайного фундамента закрепим материал и немного изменим базовые показатели. Расширим основание до 50 сантиметров. Это позволит увеличить практичность всей конструкции. Остальные показатели оставим без изменений.

Fсв=1962,5·4=7850 кг

Проведём расчёт свайного фундамента и получим 13 опор. Как видите, расширение основания позволяет значительно сэкономить на количестве свай, добившись хороших показателей устойчивости конструкции.

Пример три

Расчет свайного фундамента, пример которого вы увидите далее, может использоваться как для легких дачных домов, таки для массивных коттеджей, просто в первом случае используются стандартные винтовые сваи, в то время как при постройке коттеджей нужно будет использовать массивные буронабивные сваи, которые могут выдерживать достаточно серьезные нагрузки.

Для упрощения в примере расчет свайного фундамента осуществляется по винтовым опорам. Стоит отметить, что для таких свай небольшого размера в процессе проведения расчетов не берется в учет бокового трения, которое определяется при возведении тяжелых зданий, которые оказывают на сваи значительное воздействие.

В данном случае будет рассматриваться детальный расчет общего количества свай, а также шага их установки для одноэтажного дома, размер которого составляет 7х7 м:

• Изначально определяется общая масса расходных материалов. Предположим, что общий вес крыши, бруса и облицовки будет составлять 27526 кг с учетом снеговой нагрузки;
• Размер полезной нагрузки составляет 7х7х150=7350;
• Величина снеговой нагрузки составляет 7х7х180=8820;
• Таким образом, приблизительная масса нагрузки на фундамент будет составлять 27526+7350+8820=43696 кг;
• Теперь полученный вес нужно будет умножить на коэффициент надежности 43696х1.1=48065.6 кг;
• Допустим предусматривается установка винтовых опор, размер которых составляет 86х250х2500. Для того, чтобы рассчитать их количество, нужно будет полученную сумму общей нагрузки распределить на ту нагрузку, которая прилагается на каждую сваю. 48065.6/2000=24.03, округляем полученное количество до 24, и получаем точное число нужного нам количества свай;
• Для того, чтобы установить 24 опоры, нужно будет использовать шаг установки 1.2 метра. Для формирования половых лаг нужно будет использовать еще две дополнительные сваи, которые уже будут располагаться непосредственно внутри дома.

Таким образом, по вышеприведенной технологи вы сможете рассчитать нужное вам количество свай для любого дома вне зависимости от его особенностей.

На видео ниже вы сможете посмотреть, как осуществляется расчет свайного фундамента специалистами:

Итоги

Свайный фундамент — это экономичный и быстрый способ создания базы для постройки. Он позволяет работать при любых погодных условиях, а также даёт возможность возводить строения даже на самых проблемных грунтах.

Расчёт свайного фундамента позволяет заранее определить, сколько необходимо свай для дома определённой массы. При помощи формул, описанных в статье, расчёты можно проводить быстро и точно.

bouw.ru

Расчет свайного фундамента

На странице представлена технология расчетов фундаментов на железобетонных сваях. Вы узнаете, какие нормативы СНиП регулируют расчет свайного фундамента с ростверком и как реализуется этот процесс на практике. 

Для того чтобы свайный фундамент был надежен и долговечен, необходимо профессионально производить его расчет. Результаты расчета свайного фундамента (ростверка) отражаются в проекте и являются обязательными для исполнения строителями. Наша компания осуществляет забивку свай для свайных фундаментов в строгом соответствии со строительными нормами и на основании проекта.

Расчет свайного фундамента с ростверком

Расчетом свайно-ростверковых фундаментов занимаются профильные специалисты — инженеры-проектировщики. Выполнению расчетов предшествуют геодезические изыскания на строительной площадке, которые дают проектировщикам необходимую исходную информацию о характеристиках грунтов на объекте. Важно: без реализации геодезического анализа почвы на объекте проектирование ростверкового фундамента не может быть выполнено правильно, поскольку ключевой параметр  фундамента — его несущую способность, можно рассчитать только на основании силы сопротивления грунта.

Рис: Схема свайно-ростверкового фундамента

Процесс геодезии участка начинается с бурения пробных скважин, из которых забирается керн (проба) почвы для дальнейшего анализа в лабораторных условиях. На основе полученных данных производится расчет следующих параметров фундамента.

Свайная часть:

• Требуемая глубина заложения опор;
• Диаметр опор;
• Общее количество опор в фундаменте;
• Схема размещения свай.

Ростверковая часть:

• Конфигурация ростверка — низкий, повышенный, высокий;
• Сечение ростверка;
• Устойчивость конструкции к нагрузкам на изгиб, продавливание;
• Способ армирования обвязки.

Рис: Схема положения ростверка фундамента

Важно: высота размещения ростверка выбирается исходя из степени пучинистости почвы на объекте и веса возводимого здания — легкие дома на склонном к пучению грунте строятся на высоких (поднятых на 20-30 см. над уровнем почвы) ростверках, в нормальных грунтах обвязка укладывается на поверхность почвы, при необходимости обустройства технического подпола либо цокольного этажа, ростверк размещается ниже глубины промерзания почвы. 

 

Как производится расчет свайного фундамента

Производство расчетов свайных фундаментов и оснований выполняется по предельным состояниям 1-й и 2-й группы.

К первой группе предельных состояний относятся:

• прочность материалов, из которых изготовлены сваи и свайные ростверки
• несущая способность грунта
• несущая способность оснований, в случаях наличия значительных горизонтальных нагрузок

Смотрите так же:

Ко второй группе предельных состояний относятся:

• осадки свайных оснований от вертикальных нагрузок
• перемещения (или горизонтальные повороты) свай вместе с окружающим грунтом при наличии горизонтальных нагрузок и моментов
• образование или раскрытие трещин в железобетонных конструкциях свайных фундаментов.

Проектирование свайного ростверка по вышеуказанным предельным состояниям ведется по следующим формулам.

Устойчивость к продавливанию угловой сваей: , где: 

• Fаi — нормативная нагрузка на угловую свайную опору;
• h01 — высота обвязки в месте стыковки с угловой сваей;
• Uі — сила нагрузки, образуемой давлением сваи на ростверк;
• Ві — расчетный коэффициент, который определяется на основании формулы Ві = К(Hоі/Соі).

Устойчивость к нагрузкам на изгиб:  и , где: 

• Мхі, Муі — действующие на ростверк изгибающие моменты;
• Fі — нормативна нагрузка на свайные опоры;
• Хі, Уі — расстояние между нижней гранью ростверка и осями свайных опор;
• Мfx, Мfy — действующие на ростверк изгибающие моменты местного типа;

Прочностная устойчивость к поперечным нагрузкам:   :

• Q — нормативная устойчивость свайных опор, размещенных вне части ростверка, испытующей наибольшие поперечные нагрузки;
• b — ширина обвязки;
• Rbt — сопротивление обвязки к нагрузкам на растяжение по материалу;
• Ho — высота обвязки;
• С — расстояние от нижнего контура ростверка до оси свайной опоры. 

Расчет свайного фундамента СНиП

Проектирование свайного фундамента ведется на основании двух нормативных актов:

• Ростверк рассчитывается согласно рекомендаций СНиП №2.03.01 «Конструкции из бетона и железобетона»;
• Сваи рассчитываются по СНиП №2.17.77 «Свайные фундаменты».

Важно: соблюдение положений вышеуказанных строительных документов при проектировании свайно-ростверковых фундаментов обязательно.

Что учитывается при расчете свайных фундаментов

Итак, рассмотрим, какие аспекты при расчете свайных фундаментов принимаются в учет:

• Все возможные нагрузки и воздействия на свайный фундамент рассчитываются на основании СНиП, при этом указанные значения умножаются на так называемый коэффициент надежности, определенный в «Правилах учета степени ответственности зданий и сооружений при проектировании конструкций».
• Несущая способность сваи и свайного фундамента рассчитывается как на основные сочетания нагрузок, так и особые.  Расчет по деформациям производится на основные сочетания.
• В расчетах используются расчетные значения характеристик применяемых материалов и грунтов на строительной площадке (на основании исследований грунтов и проведенных статических или динамических испытаний свай), исходя из значений, указанных в СНиП.

• Кроме того в обязательном порядке учитываются тип используемых свай (сваи-стойки или висячие сваи), их собственный вес и показатели ветровых (креновых) нагрузок.
• При расчетах фундамент с ростверком на сваях рассматривается, как единая рамная конструкция, воспринимающая как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, и изгибающие силы.
• При значительных проектных нагрузках и в условиях сложных грунтов, в том числе с высоким уровнем грунтовых вод, в расчетах учитываются и отрицательные силы трения при осадке здания.
• Есть и другие аспекты, связанные с различными грунтами и их состоянием, которые также учитываются в расчетах.

Пример расчета свайного фундамента

Пример расчета свайного фундамента можно легко найти в интернете, однако он изобилует специфическими формулами и символами, в которых неподготовленному человеку разобраться весьма проблематично, да и ни к чему – это дело специалистов.

В качестве примера приводим алгоритм расчета свайно-ростверкового фундамента:

• Расчет массы строения;

 Чтобы определить массу здания необходимо отдельно рассчитать вес каждого конструктивного элемента дома  (кровли, перекрытий, стен, стяжки, стропильной системы). Делается это исходя из размеров конструктивных частей зданий и усредненного веса одного квадратного метра стройматериалов.

Рис: Вес конструктивных элементов здания

• Расчет полезных нагрузок;

К полезным нагрузкам относится вес мебели, декоративной облицовки стен, людей и предметов, находящихся в доме во время эксплуатации сооружения. Согласно действующим строительным нормативам, величина эксплуатационной нагрузки составляет 100 кг на 1 м2 перекрытия жилого здания.

Важно: нагрузка высчитывается посредством умножения совокупной площади перекрытий дома (с учетом всех этажей) на 100 кг.

• Расчет снеговых нагрузок;

Необходимо определить, какая нормативная снеговая нагрузка приходится на ваш регион, и умножить полученную величину на площадь кровли здания.

Рис: Карта снеговых нагрузок РФ

• Определение совокупных нагрузок на фундамент ;

Суммируем массу здания, полезную и снеговую нагрузку и умножаем полученную величину на коэффициент надежности. Для жилых зданий его величина составляет 1,2.

• Определение грузонесущей способности сваи;

Исходя из полученных в результате геодезических изысканий характеристик грунтов высчитываем несущую возможность одной железобетонной сваи по формуле:

• Определение количества свай в фундаменте и требуемой длинны опор.

Чтобы рассчитать количество свай делим совокупные нагрузки, действующие на основание, на грузонесущую способность одной сваи.

Длина свай определяется исходя из типа грунтов на объекте. Опорная подошва опоры должна вскрывать неустойчивые верхние пласты грунта и углубляться  не менее чем на 1 метр в высокотвердые песчаные либо глинистые породы.

Рис: Схема заглубления ЖБ свай

К требуемой длине добавляются 40 см., необходимые для сопряжения свай с железобетонным ростверком. В фундаменте сваи размещаются с шагом в 2-2.5 метров, по одной опоре устанавливается на углах дома и в точках пересечения его стен.

• Расчет ростверка

Расчет ростверка выполняется по указанных в предыдущем разделе статьи формулам. Рекомендуем доверить проектирование обвязки профессионалам, поскольку самостоятельно произвести правильные расчеты, не обладая должным опытом, невозможно.

Наиболее часто используемое сечение ростверка — 40*30 см. Тело обвязки формируется из бетона марок М200 и М300, конструкция дополнительно армируется продольно-поперечным каркасом из прутьев арматуры А2 и А1 (10-15 мм. в диаметре).

Наша компания производит свайные работы, в том числе испытания свай, в строгом соответствии с расчетными данными и СНиП. Тем самым обеспечивается высокое качество результатов и надежность построенного свайного фундамента.

Получить детальную консультацию по погружению свай вы можете у наших специалистов, предварительно заполнив форму:

Так же рекомендуем посмотреть:

 
Наша компания занимается свайными работами — обращайтесь, поможем!

 

ustanovkasvai.ru

Расчет свайных фундаментов.Пример расчета — Энциклопедия

Заключается в определением числа свай ф-те< n >, необходимо для восприятия вертикальной нагрузки N от веса здания, ростверка и рациональном размещение свай в плане

Предварительно определяют расчетное сопротивление <Ф> одиночной сваи, погруженной в грунт до расчетной глубины, затем число свай <n>

 

Определение расчетного сопротивления одиночной сваи-стойки.

 

Свая –стойка работает на сжатие как стержень, передающий на грунт нагрузку <N> только острием. Трением грунта о боковую поверхность сваи пренебрегают и считают, что свая стойка по длине сжата постоянной нагрузкой N, приходящейся на нее от ростверка. Влияние продольного изгиба на сваю-стойку, окруженную по всей длине грунтом, также не учитывают и принимают, что свая центрально сжата.

Несущая способность сваи определяется из условий работы материала, из которого она изготовлена, и грунта в который она погружена. Для определения несущей способности свай по грунту существует несколько способов: практический, расчет по формулам и таблицам, динамический и по данным испытания статической нагрузкой.

По несущей способности грунта основания сваи рассчитывают по формуле:

(2) N≤Ф/g =F. где N-расчетная нагрузка, передаваемая на сваю, Ф- расчетная несущая способность грунта основания одиночной сваи (иначе несущая способность сваи), g — коэффициент надежности (при определении несущей способности сваи расчетом: по результатом динамичного испытанияg =1.4; при ее определение по результатам полевых испытаний сжатия нагрузкойg =1.25; F- расчетная нагрузка, допускаемая на сваю.

Несущую способность сваи-стойки по грунту определяется по формуле:

(3) Ф=c *R*A, гдеc — коэффициент условия работы, принимаемый =1;

А-площадь опирания сваи на грунт;

 R- расчетное сопротивление сжатого грунта или скальной породы под нижним концом свай, назначаемое для всех видов забивных свай, опирающихся на скальные породы, глинистые грунты твердой консистенции, равным 20мПа.

Несущая способность висячих свай по грунту определяется двумя составляющими: первая зависит от сопротивления грунта под нижним концом сваи, а вторая от сопротивления грунта по ее боковой поверхности:

(4) Ф=c *(cR*R*A+u∑cfi * fi*li), гдеc -коэффициент условий работы сваи в грунте=1, cR иcfi -коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом сваи и по ее боковой поверхности; R- расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи;

А- площадь опирания сваи на грунт, принимаемая по площади поперечного сечения сваи; fi — расчетное сопротивление i-го cлоя грунта основания по боковой поверхности сваи; li- толщина i-го слоя грунта, прорезываемого сваей.

Расчетную нагрузку, допускаемую на железобетонную сваю по материалу определяется по формуле:

 (5) N=c (cb*Rb*A+Rcs*As), где c — коэффициент условий работы, принимаемый для свай, изготовляемых в грунте, равным 0,6; для остальных =1, cb — коэффициент условий работы бетона,

Rb- расчетное сопротивление бетона сжатию,

A- площадь поперечного сечения бетона свай,

Rsc- расчетное сопротивление арматуры сжатию,

As- площадь арматуры

Из этих двух значений выбирают наименьшее, принимаемое за несущую способность сваи.

Расчет и проектирование свайных фундаментов осуществляется в такой последовательности:

1.Рассчитывают нагрузки на уровне спланированной отметки земли

2. Назначают глубину заложения подошвы ростверка.

3.Выбирают тип, вид и назначают предварительные размеры свай.

4. Определяют несущую способность свай по грунту и материалу.

5. Рассчитывают требуемое число свай в фундаменте по формуле :

(6) n=N g /Ф, где — коэффициент надежности, равный 1.4;

Ф- наименьшая несущая способность одной сваи.

6.Размещают сваи в плане и устраивают ростверк.

 

Определение несущей способности сваи.

Пример №1

 

Определить расчетную нагрузку, допускаемую на железобетонную висячую сваю по грунту. Марка сваи С 4,5-30. длина сваи-L=4.5м, ширина В-0.3м: длина l-0,25м. Грунт основания – песок средней крупности, средней плотности, мощностью слоя 4,5м. Свая забита с помощью дизель-молота до глубины 4м.

Решение

по т.VI.3 приложенияVI определяют значение коэффициента cR =1 иcf =1.

Площадь поперечного сечения сваи А = ВхВ=0,09м2. периметр поперечного сечения сваи и=0,3*4=1,2м. По таблице VI.1 для песка средней плотности, средней крупности и при глубине погружения сваи 4м, находим R=3.2 мПа.

Для определения расчетной силы трения по боковой поверхности пласт грунта, прорезываемый сваей, делим на слои высотой не более 2м.

По т.VI.2 при средней глубине первого слоя грунта h2=1м для песка средней плотности, средней крупности определяем fi=0.035; находим h3=2м+1м=3м, f2=0,048.

По формуле (4) Ф=c *(cR*R*A+u∑cfi * fi*li) = 1(1,0*3,2*0,09+1,2*1,0(0,035*2+0,048*2))(100)=504000Н= 504кн

Допускаемая расчетная нагрузка на сваю по формуле

(2) N≤Ф/g =504/1,4=360Кн.

Пример №2.

 

Определить расчетную нагрузку, допускаемую на сваю-стойку С10-40, имеющую ширину в=0.4м, опирающуюся нижним концом на скальный грунт. Свая армирована продольной арматурой из 4¯18А-II бетон В15 d =1.4

 Решение:

Площадь поперечного сечения сваи A=0,4*0,4=0,16м2.

Несущая способность сваи стойки по грунту определяется по формуле:

Ф= c *R*A , допустимая расчетная нагрузка на сваю-стойку

N=F=Ф/g =3200/1,4 = 2286кН

c =1; R=20 мПа;

Ф=1*20*1600(100)=3200000Н=3200кН = 3.2Мн

Несущая способность сваи — стойки по материалу.

N=c (cb*Rb*A+Rcs*As),

c=1        cb=1

Rb=8.5мПа

Rsc=280Мпа

As=10,18 см2( по таб.7)

N=1(1*8.5*1600+280*10.18)(100)=1645040Н =1645кН

Из 2-х значений выбираем меньшее:N = 1645кН – допускаемая нагрузка на сваю – стойку.

 ЛИТЕРАТУРА

1.  Цай Т. П., Бородин М. К. «Строительные конструкции» М: Стройиздат, 1984. Т.1

2.  Цай Т. П.. Бородин М. К. «Строительные конструкции» М.: Стройиздат, 1984. Т.2

3.  Павлова А. И. «Сборник задач по строительным конструкциям» М.:Инфра-М, 2005.

4.  Кувалдин А. Н., Клевцова Г. С. «Примеры расчёта жезобетонных конструкций зданий» М: Стройиздат, 1976.

5.  Берлинов М. В., Ягупов Б. А. «Примеры расчёта оснований и фундаментов» М.: Стройиздат, 1986.

6.  Гаевой А. Ф., Усик С. А. «Курсовое и дипломное проектирование промышленных и гражданских зданий»

Л.: Стройиздат, 1987.

 

olymp.in

5. Расчет свайных фундаментов

5.1. Исходные данные

Исходные данные относительно района строительства, архитектурно-планировочных решений, нагрузок на верхний обрез фундамента принять в соответствии с индивидуальным заданием на проектирование.

Грунтовые условия принимаем для свайного фундамента по [1] .

5.2. Расчет требуемой длины свай

Требуемая длина свай зависит от физико-механических свойств грунтов, конструктивных особенностей проектируемого здания, величины и характера приложенных нагрузок, климатических условий строительства и др.

Рис. 18 — Схема к расчету требуемой длины сваи

Глубину заложения подошвы ростверка определяем из следующих факторов:

1) с учетом расчетной глубины промерзания грунта в районе строительства , гдеd_f определяем аналогично формуле (1) п.4.2.1;

2) с учетом конструктивных особенностей здания (наличие подвала, требований к модульности размеров высот ростверка в целом и его отдельных элементов: .

Принятое значение глубины заложения ростверка d должно быть не менее значений d_fиd_кон.

При определении глубины погружения острия свай следует выбрать слой грунта (согласно схеме на рис. 18 это слой 4), обладающий высокими значениями физико-механических характеристик. Следует избегать опирания нижних концов свай на глинистые грунты с I_L>0,6 и рыхлые пески. Выбранный слой называется опорным.

Глубину погружения конца свай в опорный слой (l_погр) принять не менее:

– 0,5 м в песчаные грунты (крупные, средней крупности) и пылевато-глинистые с I_L≤0,1;

– 1,0 м в остальные грунты.

Глубину замоноличивания сваи в ростверке (l_зад), по конструктивным соображениям, из условия «жесткой» заделки принимаем не менее стороны сечения сваи или ее диаметра.

Минимальная требуемая длина сваи составит

,

где l₀ – сумма мощностей слоев грунта, прорезаемых сваями.

Окончательно длину забивных свай, их марку, вес 1 погонного метра устанавливаем с учетом существующих спецификаций (табл. 8.1 [7] или табл.20).

Таблица 20 — Сортамент забивных железобетонных свай

5.3. Определение расчетной нагрузки на одну сваю

Расчетная нагрузка на 1 сваю определяется по формуле

, (33)

где F_d– несущая способность одиночной сваи;γ_к – коэффициент надежности, принимаемый 1,4.

На основании исходных данных относительно грунтовых условий для проектирования свайных фундаментов [1] определяем классификационный тип свай по их работе в грунте.

Для «висячих» свай несущую способность одиночной сваи определяем по формуле

, (34)

где γ_С, γ_CR, γ_Cf – коэффициенты условий работы сваи и грунта под острием сваи и по боковой поверхности принимаются равными 1;

u – периметр сваи квадратного сечения равен4·b_св;

А – площадь поперечного сечения сваи равна;

h_i – длины расчетных участков, определяем на основании геологического строения района строительства и положения свай в грунте по схеме рис. 19, расчетные сопротивления грунта под нижним концом сваиRи трению по боковой поверхностиfопределяем по табл. 21 и 22.

Рис. 19 — Схема к расчету несущей способности одиночной сваи

Максимальное значение для расчетной длины h_iрекомендуется принять 2 м.

Таблица 21 — Расчётные сопротивления свай под нижним концом

Таблица 22 — Расчётные сопротивления свай трению по боковой поверхности

studfile.net

ширина, объем и диаметр свай

Вид готового свайного основания

Свайно-ростверковые фундаменты отличаются достаточно простой конструкцией, но, несмотря на популярность они нестабильные. Так как основания не имеют большой несущей площади, они подвержены горизонтальным и вертикальным подвижкам почвы.

Также на их устойчивость в значительной мере влияют размеры и масса самого здания, а также климатические условия в регионе, объем и качество используемых строительных материалов, диаметр подошвы опоры.

Сваи всегда устанавливаются подошвой ниже глубины промерзания почвы, а заводские стальные конструкции изготавливаются и поставляются строго определенной длины и диаметра. Также важную роль играет конструкция ростверка, особенно то, из чего он сделан. Многие застройщики часто решаются самостоятельно сделать сваи прямо на строительной площадке, для этого подготавливают определенный объем бетона и арматуры, но такие конструкции часто не подходят для больших типов сооружений.

Зачем нужно использовать расчет свайного фундамента

Эскиз с указанием параметров необходимых при расчете

Учитывая, что сваи в фундаментах – это обычные точки опоры, которые отвечают за равномерный перенос всего объема нагрузок, со стороны здания и грунта через подошву на прочные слои почвы, они подбираются только после расчета ростверка. К примеру, максимально допустимые размеры, толщина, конструкция, прочие параметры.

Также на выбор диаметра используемых в строительстве свай влияют факторы, связанные с типом грунта, которые также учитываются в расчетах. Расчет свайного фундамента нужен для некоторых удобств:

1. Получится сделать расширенный проект свайного основания с учетом мест установки опор, а также расстояния между ними.
2. Можно существенно экономить на объеме используемых строительных материалов, подобрав оптимальный тип опоры.
3. Расчет предусматривает выбор оптимальной по диаметру опоры, ее длины и габаритов, а также подбор типа подошвы.

Также можно сразу определить, подойдут винтовые сваи для данного типа строительства или нужно использовать набивные или иные типы свай.

Расчет свайного фундамента

Схема для расчета осадок свайного основания

Он выполняется по параметрам предельных значений первой и второй группы факторов, указанных ниже. Каждая группа состоит из ряда параметров, в результате суммирования которых и можно подобрать оптимальные по диаметру опоры. Первая группа:

• расчет нагрузки со стороны материала несущих конструкций;
• расчет максимально возможного сопротивления почвы на продавливание и деформацию;
• несущая способность самого основания.

Вторая группа:

• осадка основания сваи с учетом максимально допустимого сечения подошвы;
• перемещение сваи за счет сил смещения;
• наличие трещин в конструкции сваи.

Перед началом расчетов, нужно провести подробный геологический анализ почвы на месте строительной площадки и определиться с максимально допустимой длиной опор. Можно по данным нагрузок на почву сразу определиться с количеством и сечением опор, но рекомендуется проверить расчеты лишний раз, особенно при возведении жилых зданий на крутых склонах и откосах.

Выбор материала ростверка

Схема устройства ростверков свайных фундаментов

На данный момент, ростверки могут возводиться из следующих строительных материалов:

1. Деревянный брус, колода или бревно. Масса конструкции незначительная, плотность составляет до 1 кг/м². Рекомендуется для малых сооружений типа бань, сараев или иных хозяйственных построек, армирование свай и ростверк не практикуется.
2. Бетон и железобетон. Здесь рекомендованная марка бетона не ниже В20, размеры, такие как ширина составит не менее толщины несущих стен с добавочным коэффициентом 1,2, длина проектная, толщина – не менее 25 см.

Минимальная толщина ростверка рассчитывается с учетом сечения опоры. В свою очередь опора, особенно железобетонная, должна быть жестко заделана в контур ростверка на высоту не менее двух диаметров конструкции, толщина плиты подбирается в результате расчета максимальной нагрузки на продавливание. Высота ростверка иногда составляет до 1,2 метра, рассчитывается исходя из параметров самого здания. После проведения расчета диаметра и максимальной нагрузки на прогиб, рекомендуется уточнить размеры ростверка, исходя из расчетного количества опор.

Выбор конструкции

Схематическое отображение расчета несущей способности свай оснований

Материал и конструкцию несущих конструкций свайно-ростверкового фундамента подбирают исходя из местных условий. Если почва содержит достаточно большое количество влаги, тогда рекомендуются бетонные и железобетонные несущие конструкции с большим сечением, ведь железные быстро будут уничтожены коррозией. Но при их выборе нужно также учитывать конструктивные особенности, достоинства и недостатки, а также финансовой фактор.

Длина сваи зависит от типа и структуры грунта на строительной площадке. По правилам, винтовые сваи вкручиваются ниже глубины промерзания почвы, а бетонные конструкции устанавливаются широкой подошвой на прочный грунт. Расчет сваи по первой группе предельных состояний производится по двум параметрам:

Прочность материала опоры

Сопротивление материала опор можно посчитать по формуле без учета продольного изгиба:

F _dm = Y_c (Y_cb R_bA_b+R_scA_s)

Где Y_c – стандартный коэффициент, для набивных свай 0,6, для остальных – 1; Y _cb – коэффициент используемого строительного материала, для свай – 1; R_b – сопротивление строительных материалов сжатию, кПа, это табличные данные; A_b – площадь подошвы опоры, м²; R_sc – сопротивление арматурного каркаса, кПа; A_s – площадь сечения арматурного каркаса, м² 

Расчет несущей способности грунта

В зависимости от характера передачи нагрузки от здания на почву, все опоры делятся на две группы: стойки и висячие конструкции. Стойки – это конструкции, которые опираются на прочный слой почвы своей подошвой или ввинчиваются в грунт. Объем используемого строительного материала для наполнения может быть разным для каждой отдельной несущей опоры в зависимости от ее длины, максимально допустимого диаметра подошвы, сечения по всей длине. Висячие опоры передают нагрузку на грунт своим нижним концом и боковыми поверхностями, к этой группе относятся буро-набивные сваи. При выборе несущих конструкций важную роль играет сечение подошвы, ведь чем оно больше, тем большие нагрузки способно выдержать основание.

Несущую способность стойки можно рассчитать по формуле:

F _d = Y _c RA

Где: Y_c – это коэффициент опоры, принимается за 1; А – площадь подошвы; R – расчетное сопротивление почвы, табличные данные, для скальных пород составляет до 20 МПа.

Расчет висячей сваи делается намного сложнее, ведь все они устанавливаются без выемки почвы и за время монтажа деформируются с расширением.

Выбор оптимального количества опор по параметрам допустимого сечения

Условный расчет количества свай в фундаменте

Минимальное количество опор для фундаментов с низким ростверком можно посчитать по формуле:

n = KN’_I Y _k\ F _d

Где k – коэффициент, составляет 1,4;  N’_I − вертикальная нагрузка на фундамент со стороны здания;  F_d – несущая способность опоры;  Y _k – коэффициент надежности, составляет 1,4.

После расчета минимально необходимого количества опор можно начинать делать эскизный проект будущего основания. Расстояние между опорами принимают до 1,5 метра, их обязательно нужно устанавливать на углах пересечения несущих стен и в точках наиболее высокой нагрузки на грунт. Объем строительных материалов рассчитывается индивидуально, исходя из местных условий и характеристик опор.

Предварительное распределение свай по минимальной площади нижней кромки ростверка рассчитывается так:

A min = (b_o + 2_c)(a_o + 2c)

Тут параметры a, b – это ширина и длина опоры, а с – ширина обреза, той части опоры, которая отрезается при выравнивании фундамента по горизонтальной плоскости.

Если полученная площадь окажется недостаточной для размещения свай, тогда будет необходимо увеличить размеры подошвы и, соответственно, ее объем. Если и увеличение не дает необходимых параметров нагрузки на грунт, тогда проектировщики увеличивают длину сваи, ее диаметр, количество или объем используемых строительных материалов.

В некоторых случаях целесообразно комбинировать сразу несколько видов свай или увеличивать объем подошвы за счет устройства свайного поля. Его рекомендуется устраивать в тех случаях, когда на единицу площади грунта оказывается значительная нагрузка со стороны здания. Как правило, такие поля монтируют в бетонные стаканы, объем необходимых строительных материалов рассчитывается отдельно, как и марка бетона. Также здесь настоятельно рекомендуется провести расчет допустимой нагрузки на строительные материалы.

Расчет осадки фундамента по второй группе выполняется аналогично расчету осадки фундамента мелкого заложения. Осадка определяется по диаметру и площади подошвы сваи, а также их количества и выбора допустимого материала при растяжении. При этом, если будут запроектированы висячие опоры, тогда деформацию не рассчитывают.

fundamentclub.ru