Расчет несущей способности буронабивной сваи
795792.ru

Строительный портал

Расчет несущей способности буронабивной сваи

Несущая способность буронабивной сваи: таблицы и пример

Характерным показателем прочности свайного фундамента является несущая способность отдельно взятой сваи. Эта характеристика влияет на общее количество свай в периметре фундамента – регулируя частотность, можно повышать предел нагрузки, которую будет способен выдержать фундамент. Количество буронабивных свай и несущая способность отдельно взятой свайной колонны это взаимосвязанные характеристики, оптимальное соотношение которых определяется путем проведения несложных расчетов.

Подготовка к расчету

Исходные данные, которые понадобятся для расчета несущей способности буронабивной сваи, получают в итоге проведения геологических изысканий и подсчета общей предполагаемой нагрузки здания. Это обязательные этапы расчета, проведение которых обосновано теорией расчета прочностных характеристик буронабивных фундаментов.

Такие показатели как глубина промерзания, уровень залегания грунтовых вод, разновидность грунта и его механические характеристики очень важны для получения точного результата. Информация о глубине промерзании грунта находится в СНиП 2.02.01-83*, данные разделены по климатическим районам, представлены картографически и в виде таблиц.

Не стоит полагаться на данные геологической и гидрогеологической разведки, полученные на соседних участках. Даже в пределах периметра одного земельного надела состояние грунтов оснований может резко изменяться. Три-четыре контрольные скважины в контрольных точках периметра дадут точную информацию о состоянии почв.

Расчет массы постройки ведут с учетом климатического района, расположения здания относительно румба ветров, среднего количества осадков в зимний период, массы строительных конструкций и оборудования. Этот показатель наиболее значим при проектировании фундамента – данные для проведения этой части расчета, а также схему и расчетные формулы можно найти в СНиП 2.01.07-85.

Проведение геологии

Проведение геологических изысканий ответственное мероприятие и в массовом поточном строительстве этим занимаются специалисты-геологи. В индивидуальном жилищном строительстве часто проводят самостоятельную оценку состояния грунтов. Не имея опыта проведения изысканий такого уровня очень сложно оценить реальное положение вещей. Работа грамотного специалиста по большей части заключается в визуальной оценке состояния напластований.

Для начала на участке устраивают шуфры – вертикальные выработки грунта прямоугольного или круглого сечения, глубиной от двух метров и шириной достаточной для визуального осмотра основания стенок ямы. Назначение шуфров – раскрытие почвы с целью осуществления доступа к напластованиям, скрытым под верхним слоем грунта. Геологи измеряет глубину пластов, берет пробу грунта из середины каждого слоя, а также впоследствии наблюдает за накоплением воды на дне забоя. Вместо шуфров могут устраиваться круглые скважины, из которых с помощью специального устройства вынимают керн или берут локальные пробы.

Шуфры укрывают на некоторое время – два-три дня – ограничивая попадание атмосферных осадков. После оценивают уровень воды, поднявшийся в полости скважины – эта отметка, отсчитанная от верхней границы, и будет уровнем залегания грунтовых вод.

Все полученные данные заносятся в сводную таблицу.Кроме того, составляется профиль сечения грунта, который позволяет предугадать состояние грунтов в точках, где бурение не производилось. При самостоятельной оценке оснований следует руководствоваться сведениями, представленными в СНиП 2.02.01-83* и ГОСТ 25100-2011, где в соответствующих разделах представлены классификации грунтов с описаниями, методы визуального определения типов грунта и характеристики в соответствии с типами.

Как использовать данные геологической разведки

После того как проведена геология местности – самостоятельно или нанятыми специалистами – можно приступать к определению начальных геометрических характеристик свай.

Нас интересуют тип грунта, показатель коэффициента неоднородности грунта, глубина промерзания и уровень расположения грунтовых вод. Схема расчета несущей способности буронабивной сваи для различных типов грунтов находится в приложениях СП 24.13330.2011.

Глубина заложения сваи должна быть как минимум на полметра ниже глубины промерзания, чтобы предотвратить воздействие морозного пучения грунтов на опорную часть колонны. Средняя глубина промерзания в центральной полосе России 1,2 метра, значит, минимальная длина сваи должна составлять в таком случае 1,7 метра. Значение меняется для отдельно взятых регионов.

Не только относительная влажность, но и взаимное расположение нижней отметки промерзания грунта и глубины залегания грунтовых вод. В холодное время года высоко расположенные замерзшие грунтовые воды будут оказывать сильное боковое давление на тело свайной колонны – такие грунты сильно деформируются и считаются пучинистыми.

Некоторые грунты, характеризующихся как слабые, высокопучинистые и просадочные, не подходят для устройства свайных фундаментов – для них больше подходят ленточные или плитные фундаменты. Определить тип грунта, а также тип совместимого фундамента, значит исключить скорое разрушение конструкций. Показатели неоднородности грунта, указанные в таблицах вышеперечисленных нормативных документов, используются в дальнейших расчетах.

Расчет общей нагрузки

Сбор нагрузок позволяет определить массу здания, а значит усилие, с которым постройка будет воздействовать на фундамент в целом и на его отдельно взятые элементы. Существует два типа нагрузок, воздействующих на опорную конструкцию – временные и постоянные. Постоянные нагрузки включают в себя:

  • Массу стеновых конструкций;
  • Суммарную массу перекрытий;
  • Массу кровельных конструкций;
  • Массу оборудования и полезной нагрузки.

Посчитать массу конструкций можно, определив объем конструкций, и умножив его на плотность использованного материала. Пример расчета массы для одноэтажного здания с железобетонными перекрытиями, кровлей из керамической черепицы и со стенами 600 мм из железобетона, размерами 10 на 10 метров в плане, высотой этажа 2 метра:

  • Вычисляем объем стен, для этого умножаем площадь поперечного сечения стены на периметр. Получаем V стены = 20 ∙ 2 ∙ 0,6 = 24 м3. Полученное значение умножаем на плотность тяжелого бетона, которая равняется 2500 кг/см3. Итоговая масса стеновых конструкций умножается на коэффициент надежности, для бетона равный k = 1,1. Получаем массу M стены = 66 т.
  • Аналогично считаем объем перекрытий(подвального и чердачного),масса которых при толщине 250 мм будет равняться Мпк = 137,5 т, с учетом аналогичного коэффициента надежности.
  • Вычисляем массу кровельных конструкций. Масса кровли для 1 м2 металлочерепицы – 65 кг, мягкой кровли – 75 кг, керамической черепицы – 125 кг. Площадь двускатной кровли для здания такого периметра будет составлять примерно 140 м2, а значит масса конструкций составит Мкр = 17,5 т.
  • Общий размер постоянной нагрузки будет равняться Мпост = 221 т.

Коэффициенты надежности для различных материалов находятся в седьмом разделе СП 20.13330.2011. При расчете следует учитывать массу перегородок, облицовочных материалов фасада и утеплителя. Объем, который занимают оконные и дверные проемы не вычитают из общего объема для простоты вычислений, поскольку он составляет незначительную часть общей массы.

Расчет временных нагрузок

Временные нагрузки рассчитываются в соответствии с климатическим районом и указаниями свода правил «Нагрузки и воздействия». К временным относятся снеговая и полезная нагрузки. Полезная нагрузка для жилых зданий составляет 150 кг на 1 м2 перекрытия, а значит общее число полезного веса будет равняться Мпол = 15 т.

Масса оборудования, которое предполагается установить в здании, также суммируется в этот показатель. Для определенного типа оборудования применяется коэффициент надежности, расположенный в вышеуказанном своде правил.

Существуют различные типы особых нагрузок, которые также необходимо учитывать при проектировании. Это сейсмические, вибрационные, взрывные и прочие.

Снеговая нагрузка определяется по формуле:

где ce – коэффициент сноса снега, равный 0,85;

ct – термический коэффициент, равный 0,8;

m – переходный коэффициент, для зданий в плане менее 100 м принимаемый по таблице Г вышеуказанного СП;

St – вес покрова снега на 1 м2. Принимается по таблице 10.1, в зависимости от снегового района.

Показатели временных нагрузок суммируются с постоянными и получается количественный показатель общей нагрузки здания на фундамент. Это число используется для расчета нагрузки на одну свайную колонну и сравнения предела прочности. Для удобства расчета и наглядности примера примем временные нагрузки Мвр = 29 т, что в сумме с постоянными даст Мобщ = 250 т.

Посмотрите видео, как правильно рассчитать нагрузку на основание.

Определение несущей способности сваи

Геометрические параметры сваи и предел прочности это взаимосвязанные величины. В данном примере, нагрузка на один метр фундамента будет составлять 250/20 = 12,5 тонн.

Расчет предела предела нагрузки на отдельно взятой буронабивной сваи ведут по формуле:

где F – предел несущей способности; R – относительное сопротивление грунта, пример расчета которого находится в СНиП 2.02.01-83*; А – площадь сечения сваи; Eycf, fi и hi – коэффициенты из вышеуказанного СНиП; y – периметр сечения свайного столба, разделенный на длину.

Посмотрите видео, как проверить несущую способность сваи с помощью профессионального оборудования.

Для сваи полутораметровой длины диаметром 0,4 метра несущая способность будет равняться 24,7 тонны, что позволяет увеличить шаг свайных колонн до 1,5 метров. В таком случае нагрузка на сваю будет составлять 18, 75 тонн, что оставляет довольно большой запас прочности. Изменением геометрических характеристик, а также шага свайных колонн регулируется несущая способность. Данная таблица, представленная ниже, показывает зависимость несущей способности полутораметровой сваи от диаметра:

Зависимость несущей способности от ширины сваи

Существует масса сервисов, позволяющих провести расчет несущей способности сваи онлайн. Пользоваться следует только проверенными порталами, с хорошими отзывами.

Важно не превышать допустимую нагрузку на сваю и оставлять запас прочности – немногие сервисы умеют планировать распределение нагрузки, поэтому следует обратить внимание на алгоритм расчета.

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.

Читать еще:  Расчет количества винтовых свай для бани

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.

Методика расчета свайного буронабивного фундамента с ростверком

Расчет свайного фундамента выполняется в зависимости от его типа. Важно понимать, что расчет буронабивных свай будет отличаться от вычислений для винтовых. Но во всех случаях требуется выполнить предварительную подготовку, которая включает в себя сбор нагрузок и геологические изыскания.

Изучение характеристик грунта

Несущая способность буронабивной сваи будет во многом зависеть от прочностных характеристик основания. В первую очередь стоит выяснить прочностные показатели грунтов на участке. Для этого пользуются двумя методами: ручным бурением или отрывкой шурфов. Грунт разрабатывается на глубину на 50 см больше, чем предполагаемая отметка фундамента.

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.

Глинистая почва в области подошвы сваи

Глинистая почва по длине сваи

Сбор нагрузок

Перед расчетом буронабивного фундамента также необходимо выполнить сбор нагрузок от всех вышележащих конструкций. Потребуется два отдельных вычисления:

  • нагрузка на сваю (с учетом ростверка);
  • нагрузка на ростверк.

Это необходимо потому, что отдельно будет выполнен расчет ростверка свайного фундамента и характеристик свай.

При сборе нагрузок необходимо уесть все элементы здания, а также временные нагрузки, к которым относится масса снегового покрова на крыше, а также полезная нагрузка на перекрытие от людей, мебели и оборудования.

Для расчета свайно-ростверкового фундамента составляется таблица, в которую вносится информация о массе конструкций. Чтобы рассчитать эту таблицу, можно пользоваться следующей информацией:

Конструкция Нагрузка
Каркасная стена с утеплителем, толщиной 15 см 30-50 кг/кв.м.
Деревянная стена толщиной 20 см 100 кг/кв.м.
Деревянная стена толщиной 30 см 150 кг/кв.м.
Кирпичная стена толщиной 38 см 684 кг/кв.м.
Кирпичная стена толщиной 51 см 918 кг/кв.м.
Гипсокартонные перегородки 80 мм без утепления 27,2 кг/кв.м.
Гипсокартонные перегородки 80 мм с утеплением 33,4 кг/кв.м.
Междуэтажные перекрытия по деревянным балкам с укладкой утеплителя 100-150 кг/кв.м.
Междуэтажные перекрытия из железобетона толщиной 22 см 500 кг/кв.м.
Пирог кровли с использованием покрытия из
листов металлической черепицы и металлических 60 кг/кв.м.
керамочерепицы 120 кг/кв.м.
битумной черепицы 70 кг/кв.м.
Временные нагрузки
От мебели, людей и оборудования 150 кг/кв.м.
от снега определяется по табл. 10.1 СП “Нагрузки и воздействия” в зависимости от климатического района

Собственный вес фундаментов и ростверка определяется в зависимости от геометрических размеров. Сначала требуется вычислить объем конструкции. Плотность железобетона при этом принимается равной 2500 кг/куб.м. Чтобы получить массу элемента, нужно объем умножить на плотность.

Каждую составляющую нагрузки нужно умножить на специальный коэффициент, который повышает надежность. Его подбирают в зависимости от материала и способа изготовления. Точное значение можно найти в таблице:

Тип нагрузки Коэффициент
Постоянная для:
– дерева
– металла
– изоляции, засыпок, стяжек, железобетона
– изготавливаемых на заводе
– изготавливаемых на участке строительства
1,1
1,05
1,1
1,2
1,3
От мебели, людей и оборудования 1,2
От снега 1,4

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.

Каркасы для буронабивных свай подбираются в зависимости от нагрузки и размеров сечения. Рабочая арматура устанавливается в вертикальном положении, для нее используют стальные стержни D от 10 до 16 мм. При этом выбирают материал класса А400 (с периодическим профилем). Для изготовления поперечных хомутов потребуется закупить гладкую арматуру класса А240. D = минимум 6-8 мм.

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).

Размеры ростверка и его армирование

Элемент проектируется так же, как и ленточный фундамент. Высота ростверка зависит от того, насколько нужно поднять здание, а также от его массы. Самостоятельно можно выполнить расчет элемента, который опирается вровень с землей, или немного заглублен в нее. Основа расчетов висячего варианта слишком сложна для неспециалиста, поэтому такую работу стоит доверить профессионалам.

Пример правильной вязки арматурного каркаса

Размеры ростверка вычисляются так: В = М / (L • R), где:

  • B — это минимальное расстояние для опирания ленты (ширина обвязки);
  • М — масса здания без учета веса свай;
  • L — длина обвязки;
  • R — прочность почвы у поверхности земли.

Арматурные каркасы обвязки подбираются так же, как и для здания на ленточном фундаменте. В ростверке требуется установить рабочее армирование (вдоль ленты), горизонтальное поперечное, вертикальное поперечное.

Общую площадь сечения рабочего армирования подбирают так, чтобы она была не меньше 0,1% от сечения ленты. Чтобы подобрать сечение каждого стержня и их количество (четное), пользуются сортаментом арматуры. Также необходимо учитывать указания СП по наименьшим размерам.

Рабочая арматура длина стороны ленты от 10 мм
длина стороны ленты> 3м от 12 мм
Горизонтальные хомуты от 6 мм
Вертикальные хомуты лента высотой от 6 мм
Вертикальные хомуты при высоте ленты > 80 см от 8 мм

Пример расчета

Чтобы лучше понять принцип выполнения вычислений, стоит изучить пример расчета. Здесь рассматривается одноэтажное здание из кирпича с вальмовой крышей из металлочерепицы. В здании предполагается наличие двух перекрытий. Оба изготавливаются из железобетона толщиной 220 мм. Размеры дома в плане 6 на 9 метров. Толщина стен составляет 380 мм. Высота этажа — 3,15 м (от пола до потолка — 2,8 м), общая длина внутренних перегородок — 10 м. Внутренних стен нет. На участке найдена тугопластичная супесь, пористость которой — 0,5. Глубина залегания этой супеси — 3,1 м. Отсюда по таблицам находим: R = 46 тонн/кв.м., fin = 1,2 тонн/кв.м. (для расчетов среднюю глубину принимаем равной 1 м). Снеговая нагрузка берется по значениям Москвы.

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

Предварительно назначаем ростверк шириной 40 см, высотой 50 см. Длину сваи — 3000 мм, D сечения = 500 мм. Используем примерный шаг свай 1500 мм.
Чтобы рассчитать общее количество опор нужно 30 м (длину ростверка) поделить на 1,5 м (шаг свай) и прибавить 1 шт. При необходимости значение округляется до целого числа в сторону уменьшения. Получаем 21 шт.

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

Находим допустимое нагружение на каждый элемент по формуле указанной ранее:
P = (0,7 • 46 тонн/кв.м. • 0,196 кв.м.) + (3,14 м • 0,8 • 1,2 тонн/кв.м. • 3 м) = 15,35 т.
Шаг свай принимается равным P/Q = 15,35/8,1= 1,89 м. Округляем до 1,9 м. Если шаг получается слишком большим или маленьким, нужно проверить еще несколько вариантов, меняя при этом длину и диаметр фундаментов.

Для каркасов применяются пруты D = 14 мм и хомуты D = 8 мм.

Расчет ростверка. Пример

Нужно посчитать массу здания без учета свай. Отсюда М = 204 тонн.
Ширина ленты принимается равной М / (L • R) = 204/ (30 • 75) = 0,09 м.
Такой ростверк использовать нельзя. Свесы стен кирпичного здания с фундамента не должны превышать 4 см. Ширину назначаем конструктивно 400 мм. Высота остается равной 500 мм.

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.

Расчет несущей способности сваи

Любой начинающий строитель знает, что основой для прочности дома является его фундамент. Но установка хорошего фундамента довольно трудоемкая процедура, требующая знаний, опыта и большого количества времени, особенно, если речь идет о свайном основании. Понадобится правильно произвести расчет буронабивных свай и их несущей способности. Ведь от этого будет зависеть прочность и срок эксплуатации возведенной постройки. В данной статье будет рассмотрено, как правильно выполнить расчет несущей способности свай по грунту и какие данные для этого понадобится использовать.

Способы определения несущей способности сваи

Существует несколько методов, как произвести подобные расчеты. К ним относятся:

  1. Расчетный метод. Он не отличается высокой эффективностью, но применяется довольно часто, так как в отличие от других довольно простой.
  2. Пробные статические нагрузки. Крайне эффективная методика, но она требует много времени и сил. Довольно часто применяется профессионалами.
  3. Динамическое испытание. Производится посредством нескольких ударов молотка по установленным сваям, после чего фиксируется осадка. Преимуществом такого способа является то, что его можно использовать непосредственно на строительном участке, но в отличие от предыдущего метода, он не столь эффективен.
  4. Зондирование. Этот способ подразумевает комбинирование статического и динамического метода. Он производится путем регистрации данных несущей способности на поверхность базис с заранее установленных специальных датчиков. Оборудование стоит довольно дорого, поэтому такие вычисления зачастую выполняются только специалистами.

Расчетный способ часто используется простыми обывателями, так как для этого не потребуется специального оборудования или большого количества опыта. Понадобится лишь собрать определенные данные, которые пригодятся для расчетов. Остальные методики также могут использоваться, но для их реализации понадобятся знания и приспособления, которые у новичков в строительном ремесле зачастую отсутствуют.

Чтобы увеличить количеству знаний по теме вычисления несущей способности свай, рекомендуется к просмотру следующее видео.

По мере увеличения количества столбов для базиса, увеличивается и его прочность.

Изучение параметров буронабивных свай для расчетов

При установке свайного базиса необходимо учитывать такую характеристику, как несущая способность буронабивной сваи, так как она влияет на расход материала для их монтажа и параметры качества базиса и всего здания.

Этот параметр во многом зависит от диаметра используемого столба. Например, буронабивная свая, имеющая диаметр 300 мм, может выдержать давление в 1,7 т, а свая с диаметром 500 м может выдержать даже 5 т. Небольшие изменения в размере крайне сильно увеличивают допустимую нагрузку, поэтому правильный расчет несущей способности сваи по материалу гарантирует прочное основание. Помимо этого, от данной характеристики зависит расход материалов для возведения дома.

Исходя из этого, расчет количества свай и расстояния при их монтаже является частью общих подсчетов, которые необходимо выполнить для возведения крепкого здания.

Пример схемы, по которой осуществляется монтаж буронабивных свай.

Материал производства

Размер сваи не единственный фактор, который нужно брать во внимание. При расчетах необходимо также учитывать материал, из которого изготавливалось изделие. Разновидность и марка бетона, используемого во время заливки участка, сильно влияет на износостойкость и срок эксплуатации фундамента, а, следовательно, и всего здания.

Как пример, свая, залитая бетоном М 100, может выдержать давление до 100 кг на 1 см². Это довольно хороший показатель, так как свая с основанием в 20 см и площадью в 400 см² может держать на себе до 40 т.

Помимо этого, нужно считать не только нагрузку, которая будет оказываться на столб, но и прочностные характеристики самого грунта. Это связано с тем, что при возможной нехватке столбов и повышенном давлении на почву, основание может повредиться из-за того, что некоторые сваи слишком углубятся в грунт. Если это произойдет, выполнить ремонтные работы будет довольно трудно, и без помощи специалистов обойтись уже не получится.

Чем выше прочность подстилающей почвы, тем меньше опор потребуется для создания прочного базиса. Также понадобится учитывать глубину промерзания почвы, уровень грунтовых вод, качество армирования и прочие факторы.

Расчет несущей способности свай

С подобными расчетами сможет справиться новичок, так что привлечение специалистов не потребуется. Определение несущей способности свай состоит из следующих этапов:

  1. Подготовка к процедуре, сбор информации, анализ почвы.
  2. Расчет по готовой формуле.

Подготовка к расчетам

Данные, которые будут использоваться для подсчета несущей способности свай, получают после проведения геологических процедур и расчета планируемого давления на постройку. Сбор этих данных крайне важная работа, так как именно от них зависит правильность результата подсчетов.

Таблица, которая позволяет определить разновидность грунта по характеристикам.

При подсчетах необходимо учитывать большое количество разнообразных характеристик почвы. Информацию по этим данным можно найти в СНиП, где она разделена по климатическим зонам и представлена в разном виде.

Определение несущей способности свай не может базироваться на данных, собранных на соседних участках. Даже в пределах одной земельной территории геологические показатели могут довольно сильно варьироваться. Несколько скважин по периметру участка, позволят собрать детальную информацию о качестве грунта. Ошибка в сборе данных может привести к довольно неприятным последствиям.

Вычисление массы постройки проводится с учетом климатического фактора, размещения здания на поверхности относительно направления потоков, количества осадков зимой, веса строительных материалов и оборудования.

Расчет по формуле

Несущая способность сваи по грунту, которая влияет на оказываемую нагрузку, зависит от характеристик материала, из которого она изготавливалась и прочностных параметров почвы. Для подсчетов выбирается минимальный показатель, так как он иногда увеличивается.

Несущая способность сваи вычисляется по следующей формуле: P=ko*Rn*F+U*kp*Fin*Li, где P – непосредственно несущая способность; ko – показатель однородности почвы; Rn – возможное сопротивление почвы относительно фундамента; F -площадь базиса на сваях, см²; U – периметр участка, м; kp – рабочий коэффициент; Fin -допустимое сопротивление почвы по бокам используемых свай; Li – толщина грунта, который соседствует с боковой поверхностью столба, м.

Все необходимые данные грунтов нужно искать в приложениях СНиП в предназначенном для этого разделе. Если грунт является многослойным, то возможности сопротивление поверхности высчитываются для каждого слоя по отдельности, после чего показатели складываются воедино. Также при подсчете существующей несущей способности к давлению понадобится добавлять массу самих свай и ростверка.

После того как несущая способность свай была рассчитана, вычисляется их необходимое количество для создания базиса постройки. Необходимо учитывать, что самым большим интервалом между сваями является отметка в 2 м, а самым маленьким – сумма 3-х диаметров скважин.

Когда все необходимые исчисления проведены, осуществляется заливка. Бетон для этого изготавливается прямо на участке, где проводятся строительные работы, что позволяет сэкономить на доставке. Можно использовать различные марки раствора, но необходимо следить за его качеством и сроком годности. Если будет применен некачественный бетон, это существенно повлияет на срок службы здания.

Как видно из статьи, соорудить свайный фундамент своими силами довольно трудно, но возможно. Основной процедурой является расчет несущей способности столбов. Если все подсчеты будут выполнены правильно, то и результат будет на высоком уровне, а постройка прослужит большое количество времени. Существуют специальные таблицы, в которых уже собраны многие данные. С помощью них можно пропустить трудоемкий процесс сбора большого количества данных для подсчетов.

Расчет фундамента из буронабивных бутобетонных свай.

Расчет несущей способности бутобетонной буронабивной сваи.
Несущую способность буронабивных бутобетонных свайных фундаментов, воспринимающих вертикальную сжимающую нагрузку, определяют исходя из сопротивления материала фундамента и сопротивления грунта основания (под нижним концом и на боковой поверхности сваи), принимая меньшее из двух значений.
Несущая способность буронабивной сваи глубиной от 1,5 м до 3 м по грунту, работающей на осевую сжимающую нагрузку (Р), определяется по формуле:

P несущая способность сваи = 0,7 коэфф. однородности грунта х ( нормативное сопротивление грунта под нижним концом сваи х F площадь опирания сваи (м2) + u периметр сваи (м) х 0,8 коэфф. условий работы х fiн нормативное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола сваи х li – толщина несущего слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (м)

– нормативное сопротивление грунта в тоннах под нижним концом сваи, принимается по таблицам №№1, 2, 3; fiн – нормативное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола сваи, т/м 2 , принимаемается по таблице №4. При разных слоях грунта на глубине залегания сваи сумма сопротивления грунта на боковой поверхности сваи рассчитывается отдельно для каждого слоя грунта и полученный результат умножается на периметр сваи.

Вид грунта

Нормативное сопротивление (), т/м 2

Щебенистый (галечниковый) с песчаным заполнением по

Дресвяный (гравийный) из обломков кристаллических пород

Дресвяный (гравийный) из обломков осадочных пород

* Здесь и далее (если не указано иное) данные в таблицах приведены по таблицам №1-4 из ВСН 5-71 «Временные указания по устройству коротких буронабивных бетонных и бутобетонных свай для малоэтажных сельских зданий».

Вид грунта

Нормативное сопротивление (), т/м 2

Плотные пески

Пески средней плотности

маловлажные

влажные

маловлажные

влажные

Пески средней крупности

Для определения влажности песчаного грунта можно воспользоваться визуальными признаками степени влажности грунта:

Степень влажности песчаного грунта

Признаки влажности

На глаз не имеет влаги, при сжатии в руке и разжатии быстро рассыпается.

При сжатии в горсти дает ощущение холодной массы. При встряхивании в
ладони рассыпается на комки. Фильтровальная бумага, на которой лежит грунт, остается сухой
или только через некоторое время сыреет.

В руке при сжатии ощущается влажность. Грунту можно придать форму, которая
при разжатии держится некоторое время. Фильтровальная бумага, на которой лежит грунт, быстро сыреет,
образуя пятно.

На ладони при встряхивании расползается в лепешку.

При спокойном состоянии расползается и растекается.

* Указания по инженерно-геологическим обследованиям при изысканиях автомобильных дорог. М.-1963г.- По приложению №3.

Вид грунта

Коэффициент пористости

Нормативные сопротивления Rн, т/м 2 глинистых грунтов различной консистенции

Средняя глубина расположения грунта, м

Нормативные сопротивления Rн, т/м 2 глинистых грунтов различной консистенции

Консистенция грунта

Визуальные признаки

Твердая и полутвердая

При ударе грунт разбивается на куски, при сжатии в руке рассыпается.

Брусочек грунта при попытке его сломать заметно изгибается до излома, достаточно большой кусок грунта разминается с трудом.

Разминается руками без особого труда, при лепке хорошо сохраняет форму.

Грунт легко разминается руками, плохо держит форму при лепке.

Течет по наклонной плоскости толстым слоем (языком).

* Указания по инженерно-геологическим обследованиям при изысканиях автомобильных дорог. М.-1963г.- Приложение №1

Пример ориентировочного расчета свайного фундамента на буронабивных сваях . Требуется рассчитать расстояние между висячими (без опоры на скальные грунты) буронабивными короткими сваями (до 3 м) под здание с центрально приложенной вертикальной расчетной нагрузкой Np = 5,5 т/погонный метр.
Грунтовые условия, по данным инженерно-геологических изысканий представлены суглинками, залегающими с поверхности земли до глубины 3 м. Причем, до глубины 2 м – залегают суглинки тугопластичные, а с глубины 2м до 3 м – суглинки полутвердые. Далее, до глубины 9,2 м – пески крупные, плотные влажные. Грунтовые воды находятся на глубине 9,2 м от поверхности. Буровая скважина сухая.

Схема: Грунтовые условия и глубина буронабивных свай, расчет которых необходимо произвести.

Принимаем размеры свай (вариант A): диаметр буронабивной сваи d = 0,5 м; длина буронабивной сваи l = 3,0 м. Нагрузка, приходящаяся на одну сваю составляет x метров (шаг свай) х 5,5 тонн (нагрузка на погонный метр фундамента ).
Несущую способность набивных свай исходя из грунтовых условий рассчитывают по формуле

P несущая способность сваи = 0,7 коэфф. однородности грунта х ( нормативное сопротивление грунта под нижним концом сваи х F площадь опирания сваи (м2) + u периметр сваи (м) х 0,8 коэфф. условий работы х fiн нормативное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола сваи х li – толщина несущего слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (м)

В плоскости нижних концов свай залегает крупный песок, плотный влажный с несущей способностью Rн = 70 т/м 2 .
Площадь сечения (основания) круглой сваи составляет S= 3,14 D 2 /4
S= 3,14 х 0,25 / 4 = 0,785/4 = 0,196 м 2
Периметр сваи u = 3,14 D = 3,14 x 0,5 = 1,57 м;
Дополнительный коэффициент условий работы mf = 0,8; В глинах и в скважинах с водой коэффициент работы сваи вместо 0,8 принимается равным 0,6. (Таблица 7.5 СП 50-102-2003 Проектирование и устройство свайных фундаментов).
Нормативное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола, принимаемое по табл., составит:

  1. Для первого тугопластичного слоя грунта (суглинка) глубиной от 0 до 2 метров (среднее – 1 метр) – нормативное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола составит от 1,2 до 2,3 т/м 2 (См. строку для грунта на глубине 1 метр). Принимаем самое малое значение сопротивления грунта с запасом 1,2 т/м 2
  2. Для второго полутвердого слоя грунта (суглинка) глубиной от 2 до 3 метров (среднее – 2,5 метра) – от 4,2 до 4,8 т/м 2 . Принимаем самое малое значение сопротивления грунта с запасом 4,2 т/м 2

Несущая способность сваи по грунту будет:
Р = 0,7 х 1 [70 х 0,196 + 1,57 х 0,8 (1,2 х 2 + 4,2 х 1)] = 15,4 т.
Минимально допустимый шаг свай составит 15,4 тонны / 5,5 тонн/м =2,8 метра. Разумно достаточным будет использование шага между сваями 2,5 метра.

Посмотрим, как изменится несущая способность сваи по грунту при уменьшении диаметра сваи до 40 см (вариант Б):
Площадь сечения (основания) круглой сваи составляет S= 3,14 D 2 /4
S= 3,14 х 0,2 / 4 = 0,16/4 = 0,125 м 2
Периметр сваи u = 3,14 D = 3,14 x 0,4 = 1,25 м;
Несущая способность по грунту сваи диаметром 40 см составит:
Р = 0,7 х 1 [70 х 0,125 + 1,25 х 0,8 (1,2 х 2 + 4,2 х 1)] = 10,7 т. Такие сваи придется ставить через 2 метра.

Посмотрим, как изменится несущая способность сваи диаметром 50 см при уменьшении глубины ее заложения с 3 до 2-х метров (вариант В):

При глубине заложения на 2 метра, буронабивная свая будет опираться на слой полутвердого суглинка, а боковые поверхности ствола сваи будут соприкасаться с 2 метровым слоем тугопластичного суглинка.
В плоскости нижних концов свай залегает полутвердый суглинок, с несущей способностью Rн = 36 т/м 2 .
Площадь сечения (основания) круглой сваи составляет S= 3,14D 2 /4
S= 3,14 х 0,25 / 4 = 0,785/4 = 0,196 м 2
Периметр сваи u = 3,14 D = 3,14 x 0,5 = 1,57 м;
Дополнительный коэффициент условий работы mf = 0,8;
Нормативное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола для тугопластичного слоя грунта (суглинка) глубиной от 0 до 2 метров (среднее – 1 метр) – нормативное сопротивление грунта на боковой поверхности ствола составит от 1,2 до 2,3 т/м 2 (См. строку для грунта на глубине 1 метр). Принимаем самое малое значение сопротивления грунта с запасом 1,2 т/м 2
Несущая способность по грунту сваи диаметром 50 см и глубиной 2 метра составит:
Р = 0,7 х1 [36 х 0,196 + 1,57 х 0,8 (1,2 х 2) = 7 т. Такие сваи придется ставить уже через 1,2 метра.

Из вышеприведенного примера можно сделать два важных вывода:

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector