Принципы расчета
Насколько ответственной частью для здания является фундамент, каковы последствия отсутствия учета всех факторов влияния, малой несущей способности или грубых ошибок в проекте, видно на фото:
Не выдержало основание
Требования к проектированию конструкции фундаментов для различного типа свай сведены в СНиПе 2.02.03-85:
Первоначально нужно выяснить показатели прочности залегающего грунта на предназначенном для строительства участке. Применяют 2 метода: бурение вручную или рытье шурфов. Углубиться нужно на 0,5 м больше, чем подошва будущего фундамента.
Правильный расчет свайного фундамента по результатам собственных изысканий включает в себя ознакомление с Приложением А к ГОСТу 25100 – 2011. В нем представлены основные критерии, по которым тип вынутого грунта определяют визуально.
Расчет 1 опоры
Определение минимального количества свай для фундамента будет исходить из несущей способности 1 элемента.
Ее можно определить по следующей формуле:
P= (0,7×R×S)+(u×0,8×fin×li), в котором:
P — нагрузка, которую гарантированно длительно выдерживает 1 опора без разрушения;
R — несущая способность почвы (табличное значение);
S — опорная площадь столба, для круглой сваи: S=3,14×r²/2;
u — периметр 1 опоры;
fin — сопротивление почвы по боковым сторонам элемента фундамента(табличное значение);
li — толщина слоя грунта по боковой поверхности сваи (определяется отдельно для каждого слоя почвы).
Самостоятельный расчет допустимых нагрузок на свайный фундамент упрощенно можно выполнять по данным из таблицы:
Самостоятельный расчет допустимых нагрузок на свайный фундамент
Чтобы рассчитать минимально необходимое количество точек опоры нужно взять такую простою формулу: n=Q/Р, где Q — масса дома. Общее необходимое количество будет определяться, исходя из планировки нижнего этажа здания.
Столбы разной высоты и глубины залегания
Как получить нужных размеров горизонтальное основание на участке с большим наклоном при помощи правильно рассчитанной каждой из буронабивных свай, видно на этом фото:
При суммировании нагрузок на основание необходимо учитывать по весу все конструктивные элементы здания, переменные нагрузки (снеговая, ветровая, люди, мебель, технологическое оборудование) и запас прочности 30%.
Количество столбов
Обеспечить требуемый показатель прочности фундамента можно, только установив сваи в количестве не меньшем, чем предписывает расчет.
Свайный буронабивной фундамент пример определения требуемого количества элементов:
Дополнительно предусматривают опоры в местах пересечений стен и установки тяжелого технологического оборудования.
Будет низкий ростверк на сваях
Свайно-ростверковый фундамент находит применение там, где поверхностные грунты не пригодны для ленточного фундамента (слабый, пучинистый, промерзающий на большую глубину грунт).
Сваи можно устанавливать в любых климатических зонах, поэтому ростверковый вариант востребован в регионах с низкими сезонными температурами, суровым климатом.
Принципы быстрого вычисления параметров свайного фундамента с ростверком в виде мелкозаглубленной ленты приведены на этом видео:
Отличительная особенность такой технологии – это высокие темпы возведения и незначительная потребность в земляных работах, особенно для уже готовых свай винтового или забивного типов.
Правильно выбрать шаг
Строительные нормы рекомендуют выбирать расстояние между соседними сваями в границах установленного минимального и максимального значения. Это вызвано следующими причинами:
Ставить сваи с самым малым просветом не значит повышать устойчивость дома – возникает взаимное влияние, которое снижает равномерность компенсации нагрузки на основание.
Наибольшее расстояние для опор должно соотноситься с прочностью обвязывающих горизонтальных балок. Они не должны прогибаться больше установленного значения.
Стандарты принимают допустимый шаг в 5-6 Ø стойки.
Легкие дома и хозяйственные постройки ставят на винтовые сваи. Быстрый монтаж без применения строительной техники позволяет за 1 – 2 дня изготовить такой фундамент, как на этом фото:
Прочно и быстро
Расстояние между винтовыми столбами должно быть от 1 м и до 2 м. для буронабивных оснований (подошва 0,4 м) от 1,2 м на минимуме до 2,4 м на максимуме.
В расчете ширины просвета между сваями 2-этажных домов значение можно уменьшить. Наличие внутренней несущей стенки, на которой сходятся плиты перекрытия, требует сокращения шага на 30% между столбами.
Арматура
Общая площадь сечения армирования должна составлять не менее 0,1% сечения ленточного ростверка.
При длине прямого участка ленты до 3 м арматурные прутки берут толщиной от Ø 10 мм.
Если длина более 3 м, то не менее Ø 12 мм. Горизонтальная обвязка (хомуты) делается из проволоки от Ø 6 мм.
Вертикальные хомуты от Ø 6 мм при ленте высотой до 0,8 м, свыше – Ø 8 мм и более.
Пример устройства свайно – ленточного основания показан на такой схеме:
Для армирования выбирают прутки с периодическим профилем, класс А 400. Изготовление поперечных хомутов производят из гладкой проволоки, класс А 240.
Коэффициенты
В расчете элементы различают не только по конструкции и способу установки. Для тог, чтобы учесть характеристики сваи по материалу вводятся специальные коэффициенты.
Эти значения берут из такой таблицы
Изучение характеристик грунта
Схема буронабивного фундамента
Перед тем, как рассчитать свайный фундамент рекомендуется ознакомиться с ГОСТ «Грунты. Классификация» приложение А. Там представлены основные определения, исходя из которых, тип грунта можно определить визуально.
Далее потребуется таблица с указанием прочности грунта в зависимости от его типа и консистенции. Все необходимые для расчета характеристики приведены на картинках ниже.
Расчет сваи
На этом этапе вычислений необходимо определиться со следующими характеристиками:
- шаг свай;
- длина сваи до края ростверка;
- сечение.
Чаще всего размеры сечения определяют заранее, а остальные показатели подбирают исходя их имеющихся данных. Таким образом, результатом расчета должны стать расстояние между сваями и их длина.
Всю массу здания, полученную на предыдущем этапе, требуется разделить на общую длину ростверка. При этом учитываются как наружные, так и внутренние стены. Результатом деления станет нагрузка на каждый пог.м фундаментов.
Несущую способность одного элемента фундамента можно найти по формуле:
P = (0,7 • R • S) + (u • 0,8 • fin • li), где:
- P — нагрузка, которую без разрушения выдерживает одна свая;
- R — прочность почвы, которую можно найти по таблицам, представленным ниже после изучения состава грунта;
- S — площадь сечения сваи в нижней части, для круглой сваи формула выглядит следующим образом: S = 3,14*r2/2 (здесь r — это радиус окружности);
- u — периметр элемента фундамента, можно найти по формуле периметра окружности для круглого элемента;
- fin — сопротивление почвы по боковым сторонам элемента фундамента, см. таблицу для глинистых грунтов выше;
- li — толщина слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (находят для каждого слоя почвы отдельно);
- 0,7 и 0,8 — это коэффициенты.
Шаг фундаментов рассчитывается по более простой формуле: l = P/Q, где Q—это масса дома на пог.м фундамента, найденная ранее. Чтобы найти расстояние между буронабивными сваями в свету, из найденной величины просто вычитают ширину одного элемента фундамента.
При выполнении расчетов рекомендуется рассмотреть несколько вариантов с разными длинами элементов. После этого будет легко подобрать наиболее экономичный.
Армирование буронабивных свай выполняется в соответствии с нормативными документами. Арматурные каркасы состоят из рабочей арматуры и хомутов. Первая берет на себя изгибающие воздействия, а вторые обеспечивают совместную работу отдельных стержней.
Сортамент стальной арматуры
Каркасы буронабивных свай устанавливаются так, чтобы металл не доходил за край бетона на 2-3 см. Это нужно для обеспечения защитного слоя, который предотвратить появление коррозии (ржавчины на арматуре).
Пример расчета
Сбор нагрузок делаем в форме таблицы. При этом не забываем про коэффициенты надежности.
| Вид нагрузки | Расчет |
|---|---|
| Стены из кирпича | периметр стен = 6+6+9+9 = 30 м; площадь стен = 30 м*3м = 90 м2; масса стен = (90 м2* 684)*1,2 = 73872 кг |
| Перегородки изготовленные из гипсокартона не утепленные высотой 2,8 м | 10м*2,8*27,2кг*1,2 = 913,92 кг |
| Перекрытие из ж/б плит толщиной 220 мм, 2 шт. | 2шт*6м*9м*500 кг/м2 *1,3 = 70200 кг |
| Кровля | 6 м*9 м*60 кг*1,2 /соs30ᵒ (уклон крыши) = 4470 кг |
| Нагрузка от мебели и людей на 2 перекрытия | 2*6м*9м*150кг*1,2 = 19440 кг |
| Снег | 6м*9м*180кг*1,4/cos30° = 15640 кг |
| ИТОГО: | 184535,92 кг ≈ 184536 кг |
Площадь одной сваи = 3,14 • 0,52/4 = 0,196 кв.м., периметр = 2 • 3,14 • 0,5 = 3,14 м.
Найдем массу ростверка: 0,4м • 0,5 м • 30 м • 2500 кг/куб.м.• 1,3 = 19500 кг.
Найдем массу свай: 21 • 3 м • 0,196 кв.м. • 2500 кг/куб.м. • 1,3 = 40131 кг.
Найдем массу всего здания: сумма из таблицы + масса свай + масса ростверка = 244167 кг или 244 тонн.
Для расчета потребуется нагрузка на пог.м ростверка = Q = 244 т/30 м = 8,1 т/м.
Расчет свай. Пример
Для каркасов применяются пруты D = 14 мм и хомуты D = 8 мм.
Расчет ростверка. Пример
Армирование ростверка свайного фундамента:
- Рабочее 0,1%*0,4*0,5 = 0,0002 кв.м. = 2 кв.см. Здесь достаточно будет 4 стержней диаметром 8 мм, но по нормативным требованиям используем минимально возможный диаметр 12 мм;
- Горизонтальные хомуты — 6 мм;
- Вертикальные хомуты — 6 мм.
Выполнение расчетов займет определенный промежуток времени. Но с их помощью можно сберечь деньги и время в процессе строительства.
Также вы можете рассчитать фундамент при помощи онлайн калькулятора. Просто нажмите на ссылку Расчет фундамента столбчатого типа и следуйте инструкциям.
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:
- Характеристики шпунта
- Фундамент с ростверком на сваях
Ко второй группе предельных состояний относятся:
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.
- Расчет снеговых нагрузок;
Необходимо определить, какая нормативная снеговая нагрузка приходится на ваш регион, и умножить полученную величину на площадь кровли здания.
- 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.
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.
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:
2. Грунтовые условия на участке: инженерно-геологические изыскания, пробное завинчивание или экспресс-геология?
Важнейший этап, который обязательно должен предшествовать проектированию фундамента из винтовых свай – изучение грунтовых условий участка предполагаемого строительства.
- геолого-литологические исследования (ГЛИ);
- геотехнические исследования (ГТИ);
- измерение коррозионной агрессивности грунтов (КАГ).
Для уточнения правильности подбора параметров рекомендуется после выполнения расчета срока службы проверить остаточную толщину стенки ствола на соответствие проектным нагрузкам.
1. Виды фундаментов с ростверком
Ростверком называют верхнюю часть фундамента, которая объединяет оголовки свай и служит опорой для будущего здания. Соединение свай и роствека может осуществляться с помощью сварки (в случае использования железобетонных конструкций) или заливки бетоном.
По способу установки ростверки подразделяется на:
- ленточные – связываются только соседние сваи;
- выполненные в виде плиты – связывается каждый оголовок.
По виду материалов ростверк может быть выполнен:
2.2. Пример расчета свайного фундамента с ростверком
Винтовые сваи используются для возведения легких дачных домиков, при строительстве же тяжелых коттеджей применяются более массивные буронабивные сваи, способные выдержать серьезную нагрузку.
Расчет общего количества свай и шага их установки для одноэтажного дома размером 6 × 6 м:
3.1. Разметка и бурение скважин под сваи.
Слишком часто расставленные опоры значительно увеличат материальные затраты на их возведение. Редкое же их расположение может привести к существенной деформации ростверка, а затем и к появлению трещин в несущих стенах.
После завершения работ по разметке будущих свай, строительная нить, служившая разметкой границ будущего ростверка, убирается с опор, и производятся работы по бурению скважин под сваи.
3.3. Армирование ростверка свайного фундамента
Поверх каждого столба перед установкой ростверка делают гидроизоляцию из просмоленного рубероида. Вместо смолы возможно использование гидростеклоизола.
Армирование ростверка происходит до установки опалубки.
После завершения вязки арматуры, разметочная нить снова натягивается и по ней устанавливается опалубка.
Заливка монолитного ростверка осуществляется также, как и при заливке ленточного фундамента.
3 Термины и определения
Термины с соответствующими определениями, используемые в настоящем СП, приведены в приложении А.
Наименования грунтов оснований зданий и сооружений приняты в соответствии с ГОСТ 25100.
5 Требования к инженерно-геологическим изысканиям
5.3 При передаче на сваи выдергивающих, горизонтальных или знакопеременных нагрузок необходимость проведения опытных работ должна определяться в каждом конкретном случае, а объемы работ назначаться с учетом доминирующего воздействия.
5.4 Несущую способность свай по результатам полевых испытаний грунтов натурной и эталонной сваями и статическим зондированием следует определять в соответствии с подразделом 7.3.
7 Проектирование свайных фундаментов
7.1 Основные указания по расчету
7.1.1 Расчет свайных фундаментов и их оснований должен быть выполнен в соответствии с ГОСТ 27751 по предельным состояниям:
первой группы:
а) по прочности материала свай и свайных ростверков;
б) по несущей способности (предельному сопротивлению) грунта основания свай;
а) по осадкам оснований свай и свайных фундаментов от вертикальных нагрузок (см. подраздел 7.4);
б) по перемещениям свай совместно с грунтом оснований от действия горизонтальных нагрузок и моментов (см. приложение В);
в) по образованию или чрезмерному раскрытию трещин в элементах железобетонных конструкций свайных фундаментов.
7.1.3 Нагрузки и воздействия, учитываемые в расчетах свайных фундаментов, коэффициенты надежности по нагрузке, а также возможные сочетания нагрузок следует принимать в соответствии с требованиями СП 20.13330, СП 22.13330.
7.1.4 Расчет свай, свайных фундаментов и их оснований по несущей способности необходимо выполнять на основные и особые сочетания нагрузок, по деформациям — на основные сочетания.
7.1.5 Нагрузки, воздействия, их сочетания и коэффициенты надежности по нагрузке при расчете свайных фундаментов мостов и гидротехнических сооружений следует принимать согласно требованиям СП 35.13330; СП 40.13330; СП 38.13330 и СП 58.13330.
7.1.8 При расчете свай всех видов по прочности материала сваю допускается рассматривать как стержень, жестко защемленный в грунте в сечении, расположенном от подошвы ростверка на расстоянии , определяемом по формуле
а) в глинистых грунтах, если возможны бурение скважин и бетонирование их насухо без крепления стенок при положении уровня подземных вод в период строительства ниже пяты свай, 1,0;
б) в грунтах, бурение скважин и бетонирование в которых производят насухо с применением извлекаемых обсадных труб или полых шнеков, 0,9;
в) в грунтах, бурение скважин и бетонирование в которых осуществляют при наличии в них воды с применением извлекаемых обсадных труб или полых шнеков, 0,8;
7.1.11 Допускаемую нагрузку на сваю ( ) в составе фундамента или одиночную сваю следует определять исходя из условия:
