Свайный фундамент: расчет количества свай и несущей способности

• 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.

1. 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.
2. Участок способен иметь специфические инженерно-геологические условия, не свойственные данному региону в целом, поэтому всегда следует производить специализированный геологический анализ.
3. Глубина промерзания грунта — табличное значение, которое находят в приложениях СНиП.
4. 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.

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

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

2. 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.

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

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

5. 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.

1. Высота ленты при такой ширине должна составить 50 см — это обеспечит необходимую жесткость на прогиб.
2. Арматурный каркас Будет состоять из двух горизонтальных решеток по 2 стержня 12 мм.
3. Общий объем бетона, необходимого для отливки, составит 0,5 · 0,38 · 30 м (общая длина ростверка) = 5,7 м3.
4. Учитывая возможность непроизводительных потерь, лучше заказывать 6 м3 готового бетона марки М200 и выше, или изготовить его самостоятельно прямо на площадке.

Источник: https://expert-dacha.pro/stroitelstvo/fundament/svajnyj-f/raschet-fund.html

Расчет свайного фундамента: простая и надежная методика

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 сваиГлинистая почва по длине сваиПесчаный грунтКрупнообломочные породы

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:

КонструкцияНагрузка

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 нагрузкиКоэффициент

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.

Расположение арматуры

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.

  Технология возведения свайно-ростверкового тип фундамента

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< 3м	от 10 мм
длина стороны ленты> 3м	от 12 мм
Горизонтальные хомуты	от 6 мм
Вертикальные хомуты лента высотой< 80 см	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.

  Инструкция по утеплению отмостки вокруг дома

Сбор нагрузок делаем в форме таблицы. При этом не забываем про коэффициенты надежности.

Вид нагрузкиРасчет

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.

Источник: https://DomZastroika.ru/foundation/raschet-svajnogo-buronabivnogo-osnovaniya.html

Расчет несущей способности сваи по грунту

Это экономичный, устойчивый вариант установки фундамента, применяемый практически в любых условиях.

В статье мы расскажем о видах свай, порядке и различных методах расчета фундамента.

Виды

Расчет свай начинается с выбора их типа.

По способу заглубления в грунт различают:

• Забивные сваи. Самый популярный вид. Погружаются в грунт путем забивки пневматическим молотом на рассчитанную глубину;
• Буронабивные сваи устанавливаются в самые короткие сроки. Сначала методом шнекового бурения разрабатывают скважину и уплотняют грунт вокруг нее. Потом одновременно с извлечением бура под давлением закачивают в скважину бетонную смесь. Сразу после этого в ней устанавливают армирующий каркас. Его изготавливают из металлических стержней на заводе или строительной площадке;
• Вибропогружаемые опускаются в толщу пород под действием собственного веса. Специальная установка передает вибрацию через сваю на грунт, за счет этого уменьшается сила трения между конструкцией и частицами почвы и свая постепенно погружаются в породу. Метод применяется на площадках с песчаным или насыщенным влагой грунтом;
• Винтовые конструкции имеют лопасти на концах, благодаря им конструкция погружается в землю. Хорошо работают на неустойчивых грунтах и плывунах при наличии недалеко от поверхности прочной породы. При монтаже не издают шума, не повреждают почву, могут устанавливаться на площадках с плотной застройкой. Монтаж осуществляется вручную или с применением легкой техники;
• Вдавливаемые устанавливаются без сильных толчков и вибраций, создают минимальную нагрузку на почву и фундаменты расположенных вблизи сооружений. Подходят для строительства крупных объектов в местах с плотной застройкой и вблизи зданий с неустойчивыми или старыми фундаментами.

По виду материала:

• Железобетон. Самый популярный материал для возведения крупных объектов. Металл, составляющий каркас обеспечивает стойкость к изгибающим нагрузкам, а бетон защищает металлоконструкцию от воздействия окружающей среды, обеспечивает стойкость к вертикальным нагрузкам и увеличивает силу трения с грунтом;
• Дерево. Применяется в индивидуальном строительстве на сухих почвах. Дешевый и доступный материал, но требует дополнительной гидроизоляции;
• Металл. Из этого материала выполняют винтовые сваи. После изготовления их покрывают специальным составом, защищающим их от коррозии.

Сваи отличаются по виду конструкции и форме. Это могут быть квадратные, прямоугольные, многоугольные и круглые сечения. Последний вид приобрел наибольшую популярность благодаря простоте изготовления и расчета нагрузки на такую конструкцию.

По характеру работы:

• Сваи-стойки работают за счет установки их нижней части на прочную породу. Они передают нагрузку на устойчивое основание, миную другие, менее надежные слои;
• Висячие сваи работают за счет силы трения между ними и сжатыми грунтами вокруг.

На выбор типа конструкции влияют условия работы, особенности грунтов, конструкция и вес здания. Для правильного расчета необходимо обратиться к специалистам, способным провести все необходимые измерения и изыскания.

При проектировании свайного фундамента необходимо участь ряд факторов, влияющих на его устойчивость:

• Глубина залегания толщина и надежность пород;
• Масса здания;
• Условия строительства и эксплуатации;
• Конструктивные особенности здания.

• При проектировании инженеры опираются на данные геологических изысканий и на их основе определяют возможность строительства, рассчитывают количество свай, выбирают их вид, форму и материал.
• Второй важный фактор — это нагрузка от здания.
• Она складывается из нескольких видов нагрузки:

• Постоянная. Включает в себя вес самого здания;
• Долгосрочная временная — это вес станков, оборудования и других тяжелых конструкций;
• Краткосрочная временная складывается из веса мебели и людей в здании;
• Снеговая и ветровая нагрузки рассчитываются отдельно для каждого здания на основании климатических данных региона согласно СП 131.13330.2012 «Строительная климатология».

Карта снеговых районов России

Вид сваи зависит от технико-экономических показателей строительства. Подбирается самый дешевый вариант, удовлетворяющий все требования и обеспечивающий надежность конструкции.

На этапе проектирования инженеры предусматривают запас прочности, обеспечивающий длительный срок эксплуатации фундамента даже при больших нагрузках.

Расчет ростверка

Важный показатель для строительства — количество свай в ростверке. Этот показатель напрямую влияет на способность конструкции правильно передавать нагрузку на основание и обеспечивать прочность фундамента.

Ростверк — это балка, соединяющая верхние части свай и равномерно распределяющая между ними нагрузку.

Крепление ростверка к разным видам свай

Количество свай в ростверке находят по формуле:

где:

• dp — заглубление ростверка;
• N0I — максимальное значение суммы нагрузок от веса здания;
• Yk — коэффициент надежности;
• F — максимальная нагрузка на одну сваю;
• A — площадь ростверка;
• Ymt — усредненный вес ростверков и грунта на его обрезах.

Полученное в результате вычислений число округляется всегда в большую сторону до целого значения.

Сваи распределяют согласно правилам:

• В шахматном порядке, в два ряда или в одну линию с равными промежутками;
• Расстояние между соседними сваями не менее трех их диаметров;
• Минимальное расстояние от края ростверка до ближайшей сваи равно одному ее диаметру;
• При возникновении только вертикальных нагрузок сваи заглубляют в ростверк всего на 5–10 см, в иных случаях соединение делают более надежным и дополнительно рассчитывают.

При расчетах ростверков инженеры работают, основываясь на СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции».

Процесс расчета начинается с определения общего веса здания.

Он состоит из суммы массы всех конструкций:

• Кровля;
• Стены;
• Перекрытия;
• Железобетонный каркас.

При расчете толщина каждого слоя конструкции умножается на ее высоту и на плотность. В результате рассчитывается нагрузка на 1 м2 конструкции.

Кратковременные равномерно распределенные нагрузки (вес людей и мебели) берутся с расчетом 150 кг/м2. Сумма нагрузок вычисляется путем умножения значения на общую площадь здания. После этого определяется нагрузка от веса снега. Она будет зависеть от климатического района и форму крыши.

Чем больше угол наклона крыши, тем меньше будет снеговая нагрузка.

После этого определяется несущая способность каждой сваи и их количество в ростверках. Полученные значения дополнительно проверяют и только после этого приступают к дальнейшему проектированию и строительству здания.

Расчет несущей способности по грунту

Несущая способность — это значение, необходимое для выполнения правильных расчетов. Выполнить расчет можно с помощью нескольких методов.

Предварительный теоретический расчет по формуле Fd = Yc * (Ycr * R * A + U * ∑ Ycri * fi * li), где:

• А — площадь опирания на грунт нижней части единицы конструкции;
• Yc, Ycr, Ycri — коэффициенты, учитывающие условия работы фундамента, основания, сил трения;
• U — периметр разреза сваи;
• fi — сила трения на боковых стенках;
• R — величина несущей способности грунта в месте опирания;
• li — длина боковых частей.

Метод статических нагрузок — это комплекс полевых работ, связанных с практическим нахождением несущей способности.

Это наиболее точный метод:

• На площадке устанавливают пробную сваю;
• Дают конструкции набраться прочности в течение положенного срока;
• Установленный на сваю ступенчатый домкрат передает на нее нагрузку;
• Специальный прибор замеряет усадку сваи;
• На основе полученных данных проводятся расчеты.

Метод динамической нагрузки -на уже установленный свайный фундамент передают ударную нагрузку и после каждого удара определяют усадку и проводят необходимые расчеты.

Метод зондирования — пробную сваю оснащают датчиками, погружают на расчетную глубину и определяют сопротивление грунтов.

После выполнения теоретического расчета необходимо дополнительно выполнить одно или несколько полевых испытаний и дополнительных расчетов на их основании. Это поможет проверить правильность расчетов и изысканий на практике.

Для упрощения расчетов инженерами был создан калькулятор несущей способности грунта с использованием макросов в Excel.

Он способен:

• Построить график изменения несущей способности;
• Разбить толщу пород на слои, основываясь на введенных данных;
• Найти коэффициент работы всей поверхности сваи;
• Учесть коэффициенты, уменьшающие несущую способность.

Данные для расчета берут в СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты».

В таблице указаны значения расчетных сопротивлений свай:

Табличные значения сопротивлений для разных типов грунта

Формула для расчета сваи-стойки:

Fd=gcRA, где:

• gc — коэффициент, учитывающий работу грунта;
• R — взятое из таблицы сопротивление грунта;
• А — площадь разреза сваи.

Результат расчета используется для дальнейшего нахождения количества свай в ростверке.

Заключение

Расчет несущей способности сваи по грунту — это непростой процесс, требующий опыта и внимания со стороны инженеров. Расчет выполняется в несколько этапов, теоретически полученные значения проверяют в ходе полевых испытаний, полностью исключая возможность ошибки.

Расчет свайного фундамента могут выполнять только профессионалы с инженерным образованием и разрешением на подобную деятельность.

Источник: https://stroim-domik.org/podgotovka/zemelnyj-uchastok/geologiya/raschet-nesushhej-sposobnosti-svai-po-gruntu

Свайный фундамент количество свай. Свайный фундамент: расчет количества свай, несущей способности и нагрузки

Практически любой расчет свайного фундамента сводится к определению их диаметра, длинны, количества и шага, а также к разбивке их положения на плане, как по периметру, так и внутри дома. В данной статье мы рассмотрим, как при необходимости самостоятельно можно сделать упрощенный расчет такого вида фундамента с использованием винтовых и буронабивных свай.

Расчет свайно-винтового фундамента

Выбор оптимального диаметра винтовых свай

Винтовые сваи, которые используются для устройства фундамента под дом и хозяйственные постройки могут быть диаметром 57, 76, 89 и 108 мм. Диаметр свай подбирают в зависимости от того фундамент под какое здание или сооружение собираются устраивать и его веса:

• — винтовые сваи диаметром 57 мм, чаще всего, используются для устройства заборов с небольшим весом, например из сетки;
• — сваи диаметром 76 мм с несущей способностью до 3000 кг, обычно выбирают, для легких хозяйственных построек или заборов средней тяжести (деревянных или из профлиста);
• — сваи диаметром 89 мм и несущей способностью 3000-5000кг, как правило, применяют для устройства фундаментов под легкие одноэтажные дома (каркасные, щитовые), различные пристройки и хозяйственные строения, а также для тяжелых заборов;
• — сваи диаметром 108 мм с несущей способностью 5000-7000 кг используют для устройства фундаментов под одно- и двухэтажные дома с небольшим весом (каркасные, из бруса, бревна, пеноблоков или газобетона).

Расчет длины винтовых свай

Одним из важных моментов расчета свайно-винтового фундамента является правильное определение длины свай. Потому, что в случае недостаточной их длины возможно проседание дома или других сооружений под собственным весом в процессе их эксплуатации.

Длину свай необходимо выбирать в зависимости от двух факторов: плотности грунта и перепада высотных отметок на участке будущего строительства.

Плотность грунта

Для того, чтобы достоверно знать характеристики грунта на участке, лучше всего использовать данные геологических исследований. Если же на участке не производились геологические исследования характеристик грунтов, то можно использовать упрощенный способ определения его плотности. С помощью лопаты выкопать небольшой шурф, глубиной 0,5-1 м в самой низкой отметке участка.

Если под почвенным слоем залегают плотные породы, такие как плотная глина или песок, то в этом случае целесообразно выбрать винтовые сваи длиной 2,5 м. Если же под верхним слоем находятся породы низкой плотности: торф, плывун или грунтовые воды то необходимо с помощью садового бура углубить шурф до уровня залегания плотных пород и по длине бура расчитать необходимую длину свай.

Перепад высот на участке

Для выбора длины свай, кроме учета платности грунта, необходимо также учесть перепад высот на участке.

Если на участке имеется перепад высот, то если по плотности пород выбраны сваи длиной от 2,5 м, то они подойдут для самого верхнего ряда.

Желательно, при перепаде высот более 0,5 м, к каждой полученной длине сваи добавить 0,5 м, потому, что часто на практике случается, что при установке свай в низких местах не хватает 10-20 см их высоты.

Упрощенный расчет необходимого количества свай

Необходимое количество свай зависит от размеров и веса строения, которое будет удерживаться свайным фундаментом. В среднем расстояния между сваями могут быть следующими:

• — для деревянных домов (каркасных, каркасно-щитовых, из бруса или бревен) — расстояние должно быть не более 3 м;
• — для домов из газобетона, пенобетон, пенно- или шлакоблоков — не более 2 м;
• — для легких заборов — 3- 3,5;
• — не более 3 м (при наличии большой ветровой нагрузки — не более 2,5 м).

• Взять или составить план (схему) будущего фундамента или первого этажа дома;
• Сначала необходимо расположить сваи по всем углам здания;
• После этого необходимо расположить сваи в местах стыков наружных и внутренних стен (несущих перегородок);
• Между уже расположенными сваями необходимо отметить положение свай под наружными и внутренними стенами с таким расчетом, чтобы расстояние между ними было не более того, которое определено ранее, в зависимости от вида и веса дома;
• Остальное внутреннее пространство необходимо заполнить сваями так, чтобы между ближайшими сваями было расстояние не более расчетного (2 или 3 м);
• В месте будущего расположения печи или камина должно быть предусмотрено не менее двух свай (в зависимости от размеров отопительного прибора);
• Если в доме будут терраса, крыльцо, пристройка необходимо обозначить места установки свай по тому же принципу;
• Теперь, когда места расположения всех свай обозначены, остается подсчитать их общее количество.

Расчет несущей способности буронабивных свай

Ростверк – горизонтальная железобетонная фундаментная балка или плита, которую сооружают для равномерного распределения нагрузки от веса дома на все сваи.

Поэтому свайно ростверковые фундаменты сооружают как при строительстве домов из газобетона или пеноблоков , так и деревянных. Ленточные ростверки могут быть сборными и в виде монолитной ленты.

Те и другие должны изготавливаться из бетона марки не ниже 150.

Для того, чтобы устроить ростверк по сваям необходимо рассчитать необходимые его размеры. Для этого существуют специальные расчеты, но в этой статье мы их привадить не будем. Рекомендуемые же минимальные размеры ленточного ростверка свайного фундамента: высота – 30 см, ширина – 40 см.

Для обеспечения достаточной жесткости ростверка его армируют стальной арматурой диаметром 10-12 мм в продольном и поперечном направлении, связывая между собой с помощью вязальной проволоки в виде армопояса. Между арматурой и краем ростверка должно оставаться расстояние не менее 2,5 см для полного покрытия её бетоном и защиты от коррозии.

Как правило, перед началом возведения построек на загородном участке проводится изучение залегающих на нем грунтов. Именно в зависимости от грунтов следует выбирать вид фундамента для строительства дома, гаража или бани.

Если вам достался хороший участок на высоком месте с песчаными сухими грунтами, не подверженным пучинистым явлениям, то можно заложить мелкозаглубленный ленточный фундамент. На слабых грунтах можно применять жесткую конструкцию монолитного железобетонного фундамента.

Но, если участок строительства сформирован пучинистыми грунтами, то оптимальным будет выбор фундамента глубокого заложения, опирающегося на основание не подверженное сезонному промерзанию.

В этом случае фундамент может быть как ленточным, так и столбчатым (свайным). Лента используется для массивных капитальных строений и требует гораздо большего количества строительных материалов, что приводит к увеличению затрат на строительство.

В предыдущей публикации мы подробно рассмотрели, как построить фундамент ТИСЭ. Но его строительство невозможно, без предварительного расчета и определения требуемого количества свай, их диаметра и глубины заложения.

Давайте подробно рассмотрим, как самостоятельно рассчитать количество свай для фундамента дома или бани на загородном участке.

Алгоритм расчета фундамента

Основной задачей расчета любого фундамента является определение его высоты, ширины, площади опирания и конструкции в зависимости от веса постройки и грунтов, на которые будет через проектируемый фундамент этот вес передаваться.

Поэтому алгоритм расчета сводится к подсчету:

• веса строения;
• снеговой нагрузки;
• эксплуатационной нагрузки;
• площади опирания фундамента в зависимости от сопротивления грунтов.

Определение веса строения

Имея на руках проект здания, можно узнать его вес. Сложив массу всех используемых в строительстве конструктивных элементов, приведенных в спецификациях к чертежам.

Если вес каких-либо конструкций не указан, его можно определить пользуясь таблицей удельного веса строительных материалов:

Удельный вес строительных материалов
Наименование	Ед.изм.	Кол-во
Бетоны
Железобетон
Бетон на щебне или гравии
Газобетон, пенобетон
Растворы
Цементнопесчаный
Цементнопесчаный с известью
Известковопесчаный
Кирпич
Глиняный обыкновенный
Силикатный
Керамический
Дерево
Хвойные породы (сосна, ель)
Фанера клееная
Плита ДВП
Плита ДСП
Сыпучие материалы
Гравий керамзитовый
Песок строительный

Также для приблизительных подсчетов можно воспользоваться таблицей веса строительных конструкций в зависимости от материала:

Удельный вес строительных конструкций
Наименование	Ед.изм.	Кол-во
Стены
Каркасные стены с эффективным утеплителем и легкой обшивкой
Сруб из бревен или бруса
Из газобетонных блоков Д600
Из шлакоблоков Д1200
Из пустотелого кирпича
Из полнотелого кирпича сплошной кладки
Перекрытия
Деревянные по деревянным балкам
Деревянные по стальным балкам
Металлочерепица или ондулин с уклоном скатов до 27°
Рубероид в 2 слоя при уклоне до 10°
Шифер при уклоне 30°
Черепица керамическая до 45°
Листовое железо

Чтобы подсчитать вес стен, нужно сложить вес материала, из которого они построены (например, вес всех кирпичей) с весом используемых для возведения связующих растворов, а также вес отделки (штукатурка или обшивка сайдингом).

Вес перекрытий складывается из веса балок, плит, утеплителя, полового покрытия и потолочной отделки нижележащего этажа.

Также следует учитывать вес самого фундамента, который в зависимости от раствора составляет:

Удельный вес фундамента
Наименование	Ед.изм.	Кол-во
Стены
Мелкозернистый бетон (без щебня)
Бетон на доломитовом щебне
Бетон на гранитном щебне

Уже давно не секрет, что правильность выбора основания для дома и качество строительства определяют срок службы и удобство жизни в нем. Производить расчет винтовых свай для фундамента необходимо еще на стадии разработки проекта, так как без этой информации не представляется возможным подготовить смету, закупить инструмент и материалы.

Особенности конструкции

Металлические винтовые сваи для фундамента благодаря своей универсальности заслужили широкое применение среди застройщиков.

В чем же состоят особенности свай?

• Конструкция. Это сварная труба с острым концом, на которой приварены лопасти в форме винта — фиксирующий элемент, не позволяющий свае при вспучивании грунта смещаться со своего посадочного места, стабильно удерживая всю постройку.
• совершается с четким контролем вертикальности трубы, производится механическим или ручным способом. Основное требование — бурение происходит до стабильного слоя грунта. Вкручивание свай производится независимо от времени года и осадков.

Показатели, влияющие на расчет

Расчет винтовых свай для фундамента потребует определить суммарную нагрузку на основание дома, которая складывается из:

1. Массы постройки, устанавливаемой на фундамент. При проектировании дома масса является расчетным показателем, он определяется заложенными в конструкцию материалами.
2. Дополнительной нагрузки, включающей в себя снег, мебель, оборудование и людей. Информацию для необходимо брать из одобренных нормативных документов СНИП № 2.01.07-85. Полезная нагрузка в виде людей и мебели принимается в среднем 150 кг на м 2 .

Источник: https://stroyew.ru/pile-foundation-number-of-piles-piling-foundation-calculation-of-the-number-of-piles-bearing-capacity-and-loads.html