Содержание, карта.

Расчет свайных фундаментов


Как произвести расчет свайного фундамента при помощи онлайн-калькулятора + вычисление количества свай и несущей способности

Фундамент выполняет важную и ответственную функцию, не допускающую никаких сомнений в возможностях или надежности основания.

В этом отношении свайные опорные конструкции позволяют получить полноценный вариант решения проблемы без опасности просадок или деформаций, которые возможны у традиционных видов фундамента.

Особенно ярко эта способность проявляется в сложных условиях, на слабонесущих или обводненных грунтах, торфяниках.

Если традиционные основания базируются на верхних, неустойчивых слоях грунта, то сваи опираются на плотные горизонты, расположенные на значительном расстоянии от поверхности.

Единственной задачей, встающей перед проектировщиком, является грамотный и корректный расчет опорной конструкции.

Какие параметры нужно рассчитать для правильного выбора свайного фундамента

Параметры, необходимые для обоснованного выбора свайного фундамента, можно разделить на две группы:

К измеряемым могут быть причислены все свойства грунта на данном участке:

  • Состав слоев.
  • Уровень залегания грунтовых вод.
  • Особенности гидрогеологии, возможность сезонного подтопления, подъемы и понижения водоносных горизонтов.
  • Глубина залегания и состав плотных слоев.

К расчетным параметрам относятся:

  • Величина нагрузки на основание.
  • Несущая способность опоры.
  • Схема расположения стволов.
  • Параметры свай и ростверка.

Указаны только самые общие параметры, в ходе создания проекта нередко приходится рассчитывать большое количество дополнительных позиций.

Расчет с помощью онлайн-калькулятора

Тип грунта определяется по результатам бурения пробной скважины. Она имеет глубину до появления контакта с плотными слоями, или до момента погружения на достаточную глубину для установки висячих свай.

Некоторую информацию можно получить в местном геологоразведочном управлении, но она будет усредненной и не сможет дать максимально полные данные о качестве и параметрах грунта на данном участке.

Участок способен иметь специфические инженерно-геологические условия, не свойственные данному региону в целом, поэтому всегда следует производить специализированный геологический анализ.

Глубина промерзания грунта — табличное значение, которое находят в приложениях СНиП.

Существует специальная карта, на которой все регионы России разделены на специальные зоны, обладающие соответствующей глубиной промерзания.

Тем не менее, в действующем ныне СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений» имеется методика специализированного расчета глубины промерзания, производимого по теплотехническим показателям грунта и самого здания.

Как найти нагрузку на основание

Нагрузка на фундамент определяется как суммарный вес постройки и всех дополнительных элементов:

  • Стены дома.
  • Перекрытия.
  • Стропильная система и кровля.
  • Наружная обшивка, утеплитель.
  • Эксплуатационная нагрузка (вес мебели, бытовой техники, прочего имущества).
  • Вес людей и животных.
  • Снеговая и ветровая нагрузка.

Производится последовательный подсчет всех слагаемых, после чего вычисляется общая сумма. Затем необходимо увеличить ее на величину коэффициента прочности.

Необходимо решить, возможны ли какие-либо дополнительные пристройки или дополнения, увеличивающие вес дома и изменяющие величину нагрузки на основание. Если подобные изменения входят в планы, лучше сразу заложить их в несущую способность фундамента, чтобы упростить себе задачу в будущем.

От каких факторов зависит шаг?

Минимальным расстоянием между двумя соседними винтовыми сваями является двойной диаметр лопасти.

Максимум ограничивается несущей способностью опор и жесткостью ростверка, испытывающего нагрузку от веса дома.

Каждый пролет между опорами можно рассматривать как балку, жестко закрепленную с двух концов.

Тогда величину нагрузки необходимо рассчитать таким образом, чтобы балка не была деформирована или разрушена, а прогиб в центральной точке не превышал допустимых значений.

На практике обычно поступают проще — на основании многочисленных расчетов и эксплуатационных наблюдений выведено максимальное расстояние между соседними сваями, равное 3 (иногда — 3,5) м.

Эту величину считают критической, если по несущей способности опор получаются пролеты больше 3 м, то добавляют 1 или несколько свай для уменьшения шага.

Пример вычисления необходимого количества опор

Для простоты примем общий вес дома со всеми нагрузками равным 30 т. Это приблизительно соответствует весу одноэтажного брусового дома 6 : 4 м, расположенного в средней полосе со снеговой нагрузкой до 180 кг/м2.

Определяется несущая способность одной сваи. Площадь опоры (лопасти) при диаметре 0,3 м составит 0,7 м2. (700 см2). Несущая способность грунта обычно принимается равной среднему арифметическому от значений всех слоев, встречающихся на участке. Допустим, она выражается в 3-4 кг/см2. Тогда каждая свая сможет нести 2,1-2,8 т.

Получается, что для дома в 30 т надо использовать 11-15 свай. Помня о необходимости иметь запас прочности, принимаем максимальное значение. Схему размещения можно принять как свайное поле из 3 рядов по 5 свай в каждом.

Глубину погружения и, соответственно, длину свай принимаем равной глубине залегания плотных грунтовых слоев.

Она определяется практически, методом пробного погружения сваи или бурением скважины.

Пример расчета буронабивной основы

Прежде всего следует вычислить несущую способность одной сваи. Для примера возьмем наиболее распространенный вариант — диаметр скважины 30 см, несущая способность грунта составляет 4 кг/см2. По таблицам СНиП определяем, что несущая способность на песках средней плотности составит около 2,5 т.

Затем производится подсчет общего веса дома. Он делается по обычной методике, но к нему понадобится прибавить вес ростверка, для чего следует вычислить объем ленты и умножить его на удельный вес бетона.

После этого нагрузку на сваи делят на несущую способность единицы и округляют до большего целого значения. Это — количество буронабивных свай, необходимое для дома заданного веса, выстроенного в заданных условиях.

Даже состав грунта редко соответствует лабораторным показателям из-за различных примесей, включений или прочих напластований, изменяющих все параметры.

Поэтому в любом случае надо делать запас прочности, превышающий обычные коэффициенты, заложенные в формулы. Рекомендуется увеличивать его на 10-15%.

Основные схемы размещения

Существует несколько разновидностей схем расположения свай:

  • Свайное поле.
  • Свайный куст.
  • Свайная полоса.

Свайное поле представляет собой участок с равномерно распределенными по всей площади опорами.

Используется для жилых или вспомогательных построек, обладающих подходящим весом, этажностью и материалом для использования винтовых свай. Свайные кусты применяются для создания опорной конструкции под точечные объекты — вышки электропередач или мобильной связи, колонны, трубы котельных и т.п.

Свайные полосы служат фундаментом для линейных сооружений — ограждений, заборов, набережных и т.п.

При проектировании схемы расстановки опор учитывается конфигурация, геометрические и функциональные особенности всех элементов сооружения. Нередко используются смешанные, или комбинированные схемы расположения свай, когда совместно со свайным полем наблюдаются участки с кустами и полосами.

Необходимо учитывать, что минимальное расстояние между соседними сваями не должно превышать 2 диаметра, а между соседними рядами — 3 диаметра режущих лопастей. Это важно, так как при погружении грунт теряет свою плотность, на восстановление которой уходит большое количество времени.

Как правильно рассчитать шаг

Расчет шага производится в зависимости от схемы размещения свай и от конфигурации постройки.

Если известно общее количество, опоры расставляются по выбранной схеме — сначала по углам, затем заполняются наиболее нагруженные линии, расположенные под несущими стенами, после чего расставляют оставшиеся сваи по площади комнат для поддержки лаг перекрытий.

Задаче проектировщика является обеспечение максимальной жесткости ростверка, установка опор в точках максимальных нагрузок и равномерное распределение веса дома между остальными стволами.

Для построек обычного типа распределение свай проблемы не вызывает, намного сложнее расстановка опор на сооружениях сложной конфигурации с неравномерным распределением массы элементов.

В таких ситуациях сначала размещают кусты свай под наиболее нагруженными точками, после чего размещают остальные опоры.

Оптимальное расстояние

Оптимальное расстояние между сваями — это абстрактное понятие, не имеющее реального числового выражения.

Некоторые источники приводят вполне конкретные значения, но они вызывают больше сомнений, чем полезной информации.

Прежде всего, необходимо учесть нагрузку на каждую опору, которая должна быть меньше предельно допустимых величин.

Кроме этого, необходимо обеспечить такую длину пролетов между сваями, чтобы балки ростверка сохраняли неподвижность и не прогибались.

В этом отношении оптимальное расстояние определяется материалом и размерами ростверка, величиной нагрузки и прочими факторами воздействия.

Поэтому общего оптимального значения расстояния между сваями нет и не может быть. Это величина расчетная, зависит от многих факторов и в каждом конкретном случае имеет собственное значение.

Пример нахождения размеров ростверка

Рассмотрим порядок расчета железобетонного ростверка. Ширина ленты должна быть равна толщине стен.

Если стены дома в 1,5 кирпича, то ширина стен составит 38 см. Такой же будет и ширина ростверка.

Высота ленты при такой ширине должна составить 50 см — это обеспечит необходимую жесткость на прогиб.

Арматурный каркас Будет состоять из двух горизонтальных решеток по 2 стержня 12 мм.

Общий объем бетона, необходимого для отливки, составит 0,5 · 0,38 · 30 м (общая длина ростверка) = 5,7 м3.

Учитывая возможность непроизводительных потерь, лучше заказывать 6 м3 готового бетона марки М200 и выше, или изготовить его самостоятельно прямо на площадке.

Полезное видео

В данном разделе вы сможете ознакомиться с пособием по расчету свайно-ростверкового, плитно-свайного, а также свайно-ленточного фундамента:

Заключение

Большинство пользователей не производит расчет фундамента, так как это слишком сложная и ответственная задача.

Чаще всего для этого привлекают опытных специалистов.

Как минимум, используются онлайн-калькуляторы, позволяющие получить нужные данные быстро и совершенно бесплатно.

Кроме того, такие ресурсы позволяют найти необходимое количество всех материалов и нередко даже рассчитывают их стоимость для монтажа.

Следует учитывать, что всецело полагаться на качество подсчета при помощи неизвестного алгоритма опасно, надо хотя бы продублировать расчет на другом, подобном ресурсе.

В целом, самостоятельный расчет можно производить только для вспомогательных или хозяйственных построек, чтобы не слишком рисковать своим имуществом, здоровьем и жизнью людей.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Одноклассники

2018-12-01

Юрий

Оцените статью автора:

Загрузка...

Расчет свайных фундаментов - Стр 5

40

формуле(2.14).

γc– коэффициентусловийработысваиравенγc = 1,0;

γcr – коэффициент условий работы для сваи с уширением, бетонируемым подводным способом, равенγcr= 0,9;

R– расчетное сопротивление под нижним концом сваи принимаем в глинистых грунтахпо табл.6 приложения 1, приh=10 миIL=0,5 R=700 кПа;

Рис. 2.11 кпримеру 2.6

A– площадь опирания приdу= 1,5 м, A= 3,14·1,52 /4 = 1,77 м2;

u – периметр стволасваиприd= 0,8 м, u= 2·π·r= 2·3,14·0,4= 2,51 м;

γcf – коэфициентусловийработыгрунтапобоковойповерхности свай, принимаем: для суглинка– γcf = 0,7;

для супеси:

вышеWL – γcf = 0,7; ниже WL – γcf = 0,6.

Для определения сопротивления грунтапобоковойповерхностиразбиваем стволсваи подлинена слои(в пределаходнородногослоя грунта) мощностью2 м(Рис. 2.11).

приz1=2,2 м, IL=0,7 , f1=7,2 кПа; приz2=4,1 м, IL=0,7 , f2=9,1 кПа;

41

приz3=5,75м, IL=0,5 , f3=24,7кПа;

приz4=7,5 м, IL=0,5 , f4=25,7кПа.

Несущая способность сваи

Fd= 1[0,9·700·1,77+2,51·(0,7·7,2·2+0,7·9,1·1,8+ +0,7·24,7·1,5+0,6·25,7·2)]= 1311,98 кН.

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю

N ≤ Fd / γk = 1311,98 /1,4 = 937,1 кН.

2.2.7.4 Определениенесущейспособностисвайпорезультатам полевыхиспытаний.

Несущая способность сваи, полученная расчетом, часто оказывается ниже

фактической, найденной по испытаниям. Данное обстоятельство объясняется тем, что в расчетахиспользуются осредненныетабличныезначения, чтоявляется приближенным.

Для определения истинной (фактической) несущей способности сваи рекомендуется проводить испытания свай непосредственнона площадкестроительства.

В этом случае несущая способность сваи определяется по результатам полевых

испытанийдинамической илистатическойнагрузкой, атакжестатическогозондирования. Динамический способ заключается в нахождении несущей способности сваи по

величинеотказапризабивкееенаглубину, близкуюк проектной.

В формулу для расчета несущей способности входят параметры оборудования, используемого для погружения испытываемой сваи, – энергия падающего молота, вес

наголовника и др. Грунт характеризуется только величиной отказа. Чтобы найти величину предельной нагрузки на сваю, рассчитанную по результатам динамических испытаний, ее

делятнакоэффициентнадежности, равный1,4.

Статический метод испытания сваи заключается в том, что к забитой на заданную глубину свае ступенями прикладывается нагрузка, чаще всего создаваемая домкратом, и выжидается стабилизация осадки при данной ступени нагрузки, после чего прикладывается

следующая ступень нагрузки. Ступени составляют обычно

1/10-1/15

ожидаемой

величины

предельной нагрузки. После этого строится

график зависимости

осадки от

нагрузки,

причем за предельную принимается нагрузка,

вызывающая 20 % осадки от

предельной для проектируемого

здания или сооружения. Эта нагрузка делится на

коэффициентнадежности, равный1,2.

Статическое зондирование

представляет собой вдавливание грунт штанги с

конусом стандартного размера

(диаметр его основания 36 мм, угол заострения 60°).

Измеряется вдавливающее усилие в зависимости от глубины и с помощью переходных формулнаходится несущая способность сваи.

Порядок исхемы испытания подробноизложеныв соответствующихнормативахи [1, 4, 11, 38].

2.2.8. Определение числа свай и размещение их вплане ростверка

Ориентировочноколичествосвайв кустеопределяется поформуле

n =

N0I

,

(2.16)

Fd γk − A′ dp γср

гдеγk– коэффициентнадежности, γk= 0,8÷1,4 (приопределениинесущейспособности сваирасчетомγk= 1,4);

N0I – расчетная нагрузка, передаваемая нафундамент, кН; Fd – несущая способность сваи, кН;

А´– площадь ростверка, приходящаяся наодну сваю, принимаемая равной0,9÷1,2 м2;

42

γk– усредненный удельный вес ростверка и грунта на его уступах, принимаемый равным20 кН/м3.

Если количество свай в кусте n, рассчитанное по формуле (2.16), не превышает 8– 10 шт., то проектируют ростверк. Если же n больше 10, то необходимо увеличить сечение

сваи или их длину. При этом длину забивных свай не следует принимать более 10–12 м в связисосложностьюзабивкиихнабольшуюглубину.

Минимальное расстояние, а между осями висячих свай должно быть a≥3d, где d – диаметр круглогоилисторонаквадратногосечения сваи. Для свай стоек а≥1,5d.

Расстояние в свету между стволами буровых, набивных свай и свай столбов должно

быть неменее1 м.

Расстояние в свету между уширениями при устройстве их в твердых и полутвердыхпылевато-глинистыхгрунтах– 0,5 м, в другихнескальныхгрунтах–1 м.

Ориентировочно расстояние от края ростверка до внешней стороны вертикально нагруженной сваи при свободной заделке ее в ростверк принимается при размещении свай:

однорядном – не менее 0,2d+5 см; двух– и трехрядном 0,3d+5 см и при большем количестве рядов 0,4d+5 см. По конструктивным соображениям высота ростверка должна быть равна

ho+0,25 м, нонеменее0,3 м(ho– величиназаделки сваи, м).

Количествосвайнапогонный метр ленточногофундаментаопределяется поформуле

n =

N0I

,

(2.17)

Fd γk − A′ dp γср

гдеγk– коэффициентнадежности, γk= 0,8÷1,4 (приопределениинесущейспособности сваирасчетомγk= 1,4;

N0I – расчетная нагрузкана1 мпогонный стены, кН; Fd– несущая способность сваи, кН;

А´– площадь ростверка, приходящаяся наодну сваю, принимаемая равной0,9÷1,2 м2;

γk – усредненный удельный вес ростверка и грунта на его уступах, принимаемый равным20 кН/м3.

Шагсвайв ленточномростверкеопределяется поформуле

lш =

Fd γk − A′ dp γср .

N0I

После определения размеров ростверка уточняют фактическую нагрузку на сваю и принеобходимостикорректируютпараметрысвайногофундамента.

Приэтомдолжнысоблюдаться условия: прицентральномзагружении

NФ = Nd / n ≤ Fd γk

(2.18)

ипривнецентренномзагружении,

NФ = Nd / n ±MX y ∑yi2 ±My x ∑xi

2 ≤1,2 Fd γk

(2.19)

гдеNd – суммарная расчетная нагрузканауровненизафундамента, кН,

Nd=Np+Gp+Gг ;

(2.20)

Nd – нагрузканауровнеобрезафундамента, кН; Gp – весростверка, кН;

Gг – весгрунтанауступахростверка, кН;

n – количествосвай;

Fd – несущая способность сваи, кН;

Mx,My – моментыотносительноосейX и Y плана свайв плоскостиподошвысвайного ростверка;

43

xi,yi – расстояниеотосейростверкадоосикаждой сваи, м;

x,y – расстояние от осей ростверка до оси сваи, для которой вычисляется расчетная

нагрузка, м.

При проектировании ростверков необходимо стремиться к тому, чтобы нагрузка F,

допускаемая на сваю, была равна расчетной нагрузке на сваю или недогрузка не превышала

на 5–10%. При внецентренном загружении допускается, чтобы расчетная нагрузка на сваю,

превышаланагрузку, допускаемуюнасваюF, на20%.

Пример2.7. Определить числосвайсечением30×30 см.

Несущая способность сваиFd= 880 кН. Расчетная нагрузканафундамент: N=2400 кН.

Высотаростверка1,3 м.

Решение. Число свайравно

n= 2400/(880/1,4-1,0·1,3·20) = 3,98.

Принимаем4 шт., округляя в большуюсторону.

Размер ростверка определяется из следующихусловий: расстояние между осями свай

3d=3·0,3=0,9 м, свесростверка14 см, принимаем15 см(рис. 2.12).

Суммарную нагрузку Nd на уровне низа фундамента, от веса ростверка и грунта над

ним и с усредненным удельным весом железобетона и грунта γср=20 кН/м3, определяем по

формуле(2.20)

Nd=2400+1,5·1,5·1,3·20=2458,5 кН.

300

15

1500

900

15

300

300

900=3d

300

1500

Рис. 2.12 кпримеру 2.7

Нагрузканаодну сваю

NФ=2458,5 /4 = 614,6 кН. F= 880/1,4 =628,6 кН.

Сравнивая NФ=614,9 кН и F=628 кН, видим, что недогрузка сваи 2,2% в допустимых

44

пределах, т.е. меньше10% .

Пример 2.8. Определить число свай сечением 40×40 см под ленточный ростверк свайногофундамента.

Нагрузка на 1 м погонный, стены N=356 кН/м. Несущая способность одной сваи

Fd=350 кН.

Решение. Числосвай

n= 356/(350/1,4-0,9·1,3·20)=1,57≈1,6 свай (две сваи на 1м погонный метр принимать нерационально).

Шагсвай

ℓш= = (350/1,4-0,9·1,3·20) /356=0,63 м.

Принимая расстояние между осями свай не менее3d = 3·0,4 = 1,2 м, сваи расставляем в шахматном порядке, как показанонарис. 2.13.

ℓ= 1,202 −0,62 = 1,0 м.

Ширинаростверка

ℓp=ℓ+2·0,2= 1,0+0,4= 1,4 м.

200

1200

Рис. 2.13 кпримеру 2.8

Пример2.9. Запроектироватьростверк подколонну.

Несущая способность сваи сечением 40×40, длиной 6 м – Fd=440 кН. Высота ростверка1,4 м. Расчетная нагрузканафундаментN0I=4100 кН. MX0I=700 кН·м.

Решение.

Числосвайв ростверкеопределяется поформуле(2.16) n= 4100/(440/1,4-1,0·1,4·20)= 14,3.

Сцелью уменьшения числа свай в ростверке увеличим их длину до 11 м. Несущая

45

способность такихсвайFd=1260 кН.

n= 4100/(1260/1,4-1,0·1,4·20) = 4,7≈5 свай.

Размеры ростверка определяются из следующих условий: минимальное расстояние между осями свай3d=3·0,4=1,2 м, свесростверка20 см(Рис. 2.14).

ℓ= 1,202 +1,202 = 1,7 м.

Суммарная нагрузкавуровнеподошвыростверка

Nd=4100+2,5·2,5·1,4·20=4275,0 кН.

Расчетная фактическая нагрузканасваюопределяется поформуле(2.18) NФ= 4275,0/5 ± (700·0,85)/(0,852·4) =867,3±137,2=1060,9 кН.

NФ=1060,9 кН. ≤1,2 Fd

γk = 1,2·1260/1,4=1080 кН.

Недогрузка крайнихсвай1,8% в допустимых пределах, т. е. меньше10% .

1200

200

2500

400

1700

400

2500

Рис. 2.14 к примеру 2.9

2.2.9. Расчет свайных фундаментови их оснований по деформациям

2.2.9.1. Проверкадавления воснованиигрунтосвайногомассива

Расчет фундамента из висячих свай и его основания по деформациям следует производить как для условного фундамента на естественном основании в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83* «Основания зданийи сооружений» и[2, 4, 5].

Границыусловногофундамента(рис. 2.14) определяются:

46

¾сверху – поверхностьюпланировки;

¾снизу – плоскостью, проходящейчерез нижниеконцысвай;

¾с боков – вертикальными плоскостями, отстоящими от наружных граней

крайнихрядов свайнарасстоянииa.

ϕII,mt

a= h tg (ϕII,mt/4),

– осредненный угол внутреннего трения слоев грунта в пределах глубины

погружения сваив грунт, определяемыйпоформуле

ϕ

=

∑h

ϕ II ,i h i

.

(2.21)

0

II

,mt

∑ hi

Ширинаподошвы массиваВусл.: Bусл.=3d+d+2a (м).

(2.22)

Площадь подошвымассиваAусл.: Aусл.=Bусл.·Lусл. (м2).

(2.23)

Lусл. для ленточного фундамента равна 1 м пог., а для куста свай определяется так же,

как Вусл . Объемгрунтосвайного массива

Vусл.=Aусл..hусл..

Всобственный вес условного фундамента при определении осадки включается вес

свай и ростверка, а также вес грунта в объеме условного фундамента. Среднее и максимальное давление на грунт под его подошвой определяется по формулам и должно

удовлетворятьусловиям

Рср.= N0II+GpII+Gcв.II+GгII / Aусл. ≤ R,

(2.24)

Pmax= N0II+GpII+Gcв.II+GгII / Aусл. + M/W < 1,2·R,

(2.25)

гдеN0II – расчетная нагрузканауровень спланированнойотметкиземли; GрII – весростверкаиподземныхконструкций;

Gсв.II – весвсехсвай;

GгII – весгрунтав объемеусловногофундамента; M – изгибающиймомент, кН·м;

W – моментсопротивления подошвыусловногофундамента, м3 ;

R – расчетное сопротивление грунта на уровне подошвы условного фундамента определяется поформуле2.15[2].

Пример 2.10. Выполнить проверку давления в основании свайного фундамента в

уровненижнегоконца свайсечением30×30 см идлиной8 м.

Вертикальная нагрузка на фундамент составляет N0II=1475,1 кН. Грунтовые условия приведены на рис. 2.15. Высота конструкции ростверка 2,0 м (высота ростверка 0,3м, размерыв планеиразмещение порис. 2.12 к примеру 2.7, подколонник 0,9×0,9×0,9м).

Решение. Определяемразмерыусловногофундамента.

Осредненный угол внутреннего трения грунтов, прорезываемых сваями, определяем поформуле(2.21)

ϕII,mt/4=((28·1,8+26·2,9+30·2+25·1,2)/(1,8+2,9+2+1,2))/4=6,8°.

Найдем ширину условногофундаментапоформуле(2.22):

Вусл.=1,2+2(1,8+2,9+2+1,2)·tg6,8°=3,08 м. Lусл. .=1,2+2(1,8+2,9+2+1,2)·tg6,8°=3,08 м.

ВессвайGсв.II=4·(0,3·0,3·25·8)=72,0 кН.

Весгрунтав объемеАВБГ: GгII=12,0·1,2·[(3,08-0,9)/2]·3,08+19,0·0,8·[(3,08-0,9)/2]·3,08+

+19,0·1,8·2,48·2,48+18,2·2,9·2,48·2,48+18,0·1,3·2,48·2,48+ +8,97·0,7·2,48·2,48+9,18·1,2·2,48·2,48=884,3 кН.

Весконструкцииростверка(ростверк иподколонник).

GpII=35,1 кН.

Давлениепод подошвойусловногофундамента(2.24) Pср=(1475,1+884,3+72,0+35,1)/ 3,08·3,08=260 кПа.

47

Для суглинка, накоторыйопирается подошваусловногофундамента,

СII= 16 кПа, приφ=25°,

Мγ = 0,78; Mg=4,11; Mc=6,67.

Осредненный удельный вес грунтов, залегающих выше подошвы условного фундамента:

γ'II =(0,018·1,2+0,019·2,6+0,0182·2,9+0,018·1,3+0,00897·0,7+0,00918·1,2 )/

/(1,2+2,6+2,9+1,3+0,7+1,2) =16,6 кН/м3.

Приведенная глубиназаложения подошвыфундаментаотполав подвале[2, 5] d1=hs+hcf ·γcf /γ'II = 8,35+0,1·0,019/ 0,0166 = 8,46 м.

Расстояниеотповерхностиземлидополав подвале:

dв= 2-0,45= 1,55 м.

Для суглинкаIL=0,4 присоотношении L/H

РАсчет свайных фундаментов

При проектировании свайных фундаментов необходимо:

  • выбрать глубину заложения подошвы ростверка;

  • выбрать вид и тип свай;

  • выбрать размеры свай;

  • найти несущую способность сваи;

  • определить необходимое число свай в фундаменте;

  • разместить сваи в плане и сконструировать ростверк;

  • произвести проверку нагрузки, приходящуюся на каждую сваю;

  • определить осадку свайного фундамента.

Расчёт свайного фундамента по I-му предельному состоянию.

Свайный фундамент. Наружная стена.

По конструктивным особенностям здания глубина заложения ростверка dpот планировочной отметкиDL= 124,1 определяется по вычислению:

dp= 2,2 + 0,2 + 0,5 – 0,6 = 2,3 м, где

2,2 – расстояние от отметки пола 1-го этажа до пола подвала;

0,2 – толщина пола подвала;

0,5 – hp– высота ростверка;

0,6 – высота цоколя (от 0,000 до DL);

Принимаем железобетонную забивную сваю сечением 0,30,3 м, стандартной длины L = 8,0 м, С80.30 (ГОСТ 19804.1-79), длина острия 0,25 м. Заделку свай в ростверк принимаем жёсткой и равной 0,1м. Нижний конец сваи забивается в песок средней крупности, средней плотности, насыщенный водой на глубину 1,2 м до отметки 113,80.

Определяем несущую способность сваи по формуле:

, где

с– коэффициент условий работы сваи в грунте, принимаемыйс=1;

R– расчётное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа,

принимаемый по таблице 1 (СНиП 2.02.02-85) R= 400;

А – площадь опирания на грунт сваи, м2, принимаемая по площади

поперечного сечения сваи брутто, A=0,09 м2;

U– наружный периметр поперечного сечения сваиU= 1,2 м;

fi – расчётное сопротивлениеi-го слоя грунта основания на боковой

поверхности сваи, кПа, принимаемое по таблице 2 (СНиП 2.02.02-85);

hi– толщинаi-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью

сваи, м;

СR,Сf– коэффициенты условий работы грунта соответственно под

нижним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие

влияние способа погружения сваи на расчётные сопротивления

грунта и принимаемые по таблице 3 (СНиП 2.02.02-85).

Сопротивление грунта по боковой поверхности

для супеси пластичной с IL = 0,643 на средней глубине слоя

z2=3,2 мf2=11,74 кПа;

для суглинка текучепластичного с IL=0,99 на средней глубине слоя

z3=6,0 мf3=6,0 кПа;

для песка пылеватого средней плотности на средней глубине слоя

z4=8,9 мf4=33,45 кПа;

Расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи

на глубине 9,8 мR=1495 кПа

кН

Тогда расчётная нагрузка, допускаемая на сваю по грунту, составит:

кН

к=1,4 – коэффициент безопасности по грунту (зависит от вида

сооружения и погружения сваи).

Определение необходимого числа свай в свайном фундаменте для наружной стены:

Определяем количество свай на 1 пог. метр фундамента по формуле:

,

где NI– расчётная нагрузка на фундамент поIпредельному состояния;

d– диаметр (сторона) сваи ;

dр– высота ростверка и фундамента, не вошедшая в расчёт при

определении NI;

 –удельный вес бетона, принимается равным 20 кН/м3.

(св./пог. м)

Определяем расчётное расстояние между осями свай на 1 пог. м стены:

м

Принимаем двухрядное расположение свай в ростверке расстоянием между центрами свай ар=0.51 м;

Расстояние между рядами

м

Ширина ростверка определяется по формуле

м

с0=0.3d+5= 17 см – расстояние от края ростверка до боковой грани свай

m– число рядов (m=2)

Принимаем ростверк 1830500 мм.

Определяем фактическую нагрузку, приходящуюся на одну сваю, по формуле

,

где Q=QP+Qнк,QP– вес ростверка,Qнк – вес надростверковой конструкции (2 ФБС 24.4.6, 2 ФБС 12.4.6)

QP=1.83·1·0.5·24=21.96 кН

Qнк=(3·0.4·0.6+1·0.4·0.3·1) ·22=29.76 кН

Q=21,96+29,76=51,72 кН

Вес грунта на внешнем обрезе ростверка:

Gгр= 1,8·0,615·ср

ср=(16·1+19,5·0,9)/1,9=17,66 кН/м3

Gгр= 1,8·0,615·17,66 = 19,55 кН

От пола подвала

Gп= 0,2·0,615·22 = 2,71 кН

Общий G=19.55+2.71= 22.26 кН

кН

Проверяем условия первого предельного состояния

NСВ=259,16 кН

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.


Смотрите также