Расчет несущей способности буронабивной сваи - AUGUST-DOM.RU

Расчет несущей способности буронабивной сваи

Пример расчета буронабивных свай: по несущей способности, минимальному расстоянию

Возведение любого фундамента начинается с проектирования. Расчеты и чертежи могут быть выполнены без привлечения специалистов, самостоятельно. Конечно, эти вычисления не будут иметь высокую точность и представят собой упрощенный вариант расчета, но они могут дать представление о том, как обеспечить несущую способность фундамента. Далее рассмотрены буронабивные сваи и пример их расчета.

Порядок вычислений

Конструкторские работы выполняют в следующем порядке:

  • изучение характеристик грунта;
  • сбор нагрузок на фундамент;
  • расчеты по несущей способности, определение расстояния между сваями и их сечения.

О каждом пункте по порядку.

Геологические изыскания

При массовом строительстве характеристики для расчетчиков подготавливают геологи. Они берут пробы грунта, проводят лабораторные испытания и дают точные значения несущей способности того или иного слоя, расположение грунтов с различными характеристиками. Если буронабивные сваи используются для частного домостроения, проводить такие мероприятия экономически невыгодно. Работу выполняют самостоятельно двумя способами:

  • шурфы;
  • ручное бурение.

Важно! Характеристики изучаются в нескольких точках, все из них располагаются под пятном застройки здания. Одна — обязательно в самой низкой части поверхности земли. Глубину разработки грунта при исследовании характеристик почвы назначают на 50 см ниже предполагаемой отметки подошвы фундамента.

Шурф — яма прямоугольной или квадратной формы, грунт изучают, анализируя почву стенок отрытого шурфа. При бурении выполняют анализ почвы на лопастях бура. Ознакомившись с ГОСТ «Грунты. Классификация», определяют тип почвы. Для некоторых типов оснований, потребуется определить консистенцию или влажность. С данным вопросом поможет таблица1.

Внешние признаки и способы Консистенция
Глинистые основания
Если грунт сжимают или ударяют, он рассыпается на куски Полутвердый или твердый грунт
Образец трудно разминать, при попытке разлома бруска, перед тем как распасться на две части он сильно изгибается Тугопластичный
Сохраняет вылепленную форму, легко поддается лепке Мягкопластичный
Мнется руками без затруднений, но не сохраняет вылепленную форму Текучепластичный
Если образец поместить на наклонную поверхность, то он будет медленно по ней сползать (стекать) Текучий
Песчаные основания
Рассыпается при сжатии в руке, не имеет внешних признаков наличия влаги Сухие
Проверку выполняют с помощью фильтровальной бумаги, она должна оставаться сухой или сыреть через промежуток времени. При сжатии в ладони образец дает ощущение прохлады Маловлажные
Образец кладут на фильтровальную бумагу и наблюдают сырое пятно. При сжатии создается ощущение влажности. Способен в течении некоторого времени сохранять форму Влажные
Встряхивают образец на ладони, он должен превращаться в лепешку Насыщенные влагой
Растекается или расползается без внешнего механического воздействия (в покое) Переувлажненные

Определив по внешним признакам тип и консистенцию основания с применением ГОСТ «Грунты. Классификация» и таблицы, приступают к выяснению нормативных сопротивлений. Эти значения нужны для вычисления несущей способности фундамента и расчета расстояния между сваями.

Буронабивные сваи предают нагрузку не только на тот слой грунта, на который опираются, но и по всей боковой поверхности. Это увеличивает их эффективность.

В таблице 2 приводятся нормативные сопротивления оснований, в местах опирания на них подошвы буронабивных свай.

Коэффициент пористости грунта — это отношение объема пустот к общему объему породы. Чтобы вычислить размеры пор связных пород (глинистых) применяют такие величины как удельный и объемный вес.

Также при вычислении несущей способности буронабивных свай необходимо учитывать сопротивление по боковой поверхности. Значения для глинистых пород представлены в таблице 3.

Глубина, на которой залегает грунт, см Нормативное сопротивление с учетом консистенции, т/м 2
полутвердая и твердая тугопластичная мягкопластичная
50 2,80 0,80 0,30
100 3,50 1,20 0,50
200 4,20 1,70 0,70
300 4,80 2,00 0,80

Выяснив все необходимые данные, связанные с сопротивлением грунтов приступают к следующему пункту расчета по несущей способности фундамента.

Сбор нагрузок

Здесь необходимо учесть массу всех конструкций. К ним относятся:

  • стены и перегородки;
  • перекрытия;
  • кровля;
  • временные нагрузки.

Первые три нагрузки относятся к постоянным. Они зависят от того, из каких материалов будет строиться дом. Чтобы вычислить массу стен, перекрытий или перегородок берут плотность материала, из которого планируется их изготавливать, и умножают на толщину и площадь. При расчете кровли все немного сложнее. Нужно учесть:

  • подшивку;
  • нижнюю и верхнюю обрешетку;
  • стропильные ноги;
  • утеплитель (если он есть);
  • кровельное покрытие.

Можно привести средние значения для трех самых распространенных типов кровельного покрытия:

  1. масса 1 м2 пирога крыши с покрытием из металлочерепицы — 60 кг;
  2. керамической черепицы — 120 кг;
  3. битумной (гибкой) черепицы — 70 кг.

К временным нагрузкам относят снеговую и полезную. Обе принимаются по СП «Нагрузки и воздействия». Снеговая зависит от климатического района, который определяют по СП «Строительная климатология». Полезная назначается в зависимости от назначения здания. Для жилого — 150 кг/м² перекрытий.

Вычислить все нагрузки недостаточно, каждую из них требуется умножить на коэффициент надежности.

  • коэффициент для расчета постоянных нагрузок зависит от материала и способа изготовления конструкции и принимается по таблице 7.1 СП «Нагрузки и воздействия»;
  • коэффициент для снеговой нагрузки — 1,4;
  • коэффициент для полезной в жилом доме — 1,2.

Все значения складывают и приступают к расчету буронабивных свай по несущей способности.

Формулы для вычислений

P = Росн + Рбок. пов-ти,

где Р — несущая способность сваи, Росн — несущая способность сваи у основания, Рбок. пов-ти — несущая способность боковой поверхности.

Росн = 0,7 * Rн * F,

где Rн — нормативная несущая способность из таблицы 2, F — площадь основания буронабивной сваи, а 0,7 — коэффициент однородности грунта.

Рбок. пов-ти = 0,8 * U * fiн * h,

где 0,8 -коэффициент условий работы, U — периметр сваи по сечению, fiн — нормативное сопротивление грунта у боковой поверхности буронабивной сваи по таблице 3, h — высота слоя грунта, контактирующего с фундаментом.

где Q — нагрузка на погонный метр фундамента от здания, М — сумма всех нагрузок от конструкций здания, вычисленная ранее, Uдома — периметр здания.

Важно! Если дом имеет большую площадь и предусмотрен монтаж внутренних стен, под которые будет устроен фундамент, их длину прибавляют к периметру для расчета расстояния между буронабивными сваями фундамента.

где P и Q — найденные ранее значения, а L — максимальное расстояние между сваями.

Расчет для вычисления расстояния между сваями фундамента обычно проводится несколько раз. При этом подбираются разные сечения и глубина заложения.

Важно! За счет того, что работает не только опорная часть буронабивного фундамента, несущая способность с увеличением глубины заложения в большинстве случаев повышается (зависит от характеристик основания для фундамента). При проектировании опоры для будущего дома рекомендуется рассмотреть несколько примеров, изменяя сечение и глубину заложения. Рассчитывается расстояние между сваями и их количество. После этого «прикидывается» смета (точные вычисления могут быть трудоемки, поэтому достаточно примерных значений), и выбирается наиболее экономичный вариант.

Перед расчетом нужно ознакомиться с СП «Свайные фундаменты». По требованиям этого норматива буронабивные сваи длиной до 3 метров рекомендуется предусматривать диаметром от 30 см.

Пример расчета

  • Геологические условия местности: на глубине 2 метра от поверхности почвы залегают суглинки тугоплатичные, далее на всю глубину исследования располагаются твердые глины с коэффициентом пористости 0,5.
  • Снеговая нагрузка — 0,18 т/м².
  • Требуется спроектировать фундамент под одноэтажный дом с мансардой. Размеры дома в плане — 4 на 8 метров, кровля с покрытием из металлочерепицы вальмовая (высота наружной стены по всем сторонам одинаковая), стены из кирпича толщиной 0,38 м, перегородки гипсокартонные, перекрытия — железобетонные плиты. Высота стен в пределах первого этажа — 3 метра, на мансардном этаже наружные стены имеют высоту 1,5 метра. Внутренних стен нет (только перегородки).
  1. масса стен = 1,2 * (24 м (периметр дома) * 3м (первый этаж) + 24 м * 1,5 м (мансарда))*0,38 м * 1,8 т/м³ (плотность кирпичной кладки) = 88,65 т (1,2 — коэффициент надежности по нагрузке);
  2. масса перегородок = 1,2 * 2,7 м (высота) * 20 м (общая длина) * 0,03 т/м² (масса квадратного метра перегородок) = 2 тонны;
  3. масса перекрытий с учетом цементной стяжки 3 см = 1,2 * 0,25 м (толщина) * 32 м²(площадь одного перекрытия) * 2(пол первого этажа и пол мансарды) * 2,5 т/м² = 48 тонн;
  4. масса кровли = 1,2 * 4 м * 8 м * 0,06 т/м² = 2,3 тонны;
  5. снеговая нагрузка = 1,4 * 4 м * 8 м * 0,18 т/м2 = 8,1 тонн;
  6. полезная нагрузка = 1,2 * 4 м * 8 м * 0,15 т/м² * 2 (2 перекрытия) = 11,5 тонн.

Итого: М = 112,94 т. Периметр здания Uдома = 24 м, нагрузка на погонный метр Q= 160,55/24 = 6,69 т/м. Предварительно подбираем сваю диаметром 30 см и длиной 3 м.

По формулам для определения расстояния между сваями

Все необходимые формулы приведены ранее, нужно просто воспользоваться ими по порядку.

1. F= 3,14 D²/4(площадь круглой сваи) = 3,14 * 0,3 м * 0,3 м / 4 =0,071 м², U = 3,14 D = 3,14*0,3 м = 0,942м; (периметр сваи по кругу);

2. Pосн = 0,7 * 90 т/м² * 0,071 м2 = 4,47 т;

3. Рбок. пов-ти = 0,8 * (2,8 т/м² * 2 м + 4,8 т/м² * 1) * 0,942 = 7,84 т;

В этой формуле 2,8 т/м² — расчетное сопротивление боковой поверхности сваи в тугопластичном суглинке, 2м — высота слоя суглинка, в котором располагается фундамент. Сопротивление находят по таблице 3. Там представлены значения для подходящей в данном случае глубины 50, 100 и 200 см. В расчет принимаем минимальное для того, чтобы обеспечить запас по несущей способности.

4,8 т/м² — расчетное сопротивление боковой поверхности сваи в полутвердой глине, 1м — высота фундамента, располагающегося в этом слое. Последнее число в формуле — найденный в первом пункте периметр сваи. Значения 0,7 и 0,8 в пунктах 2 и 3 — коэффициенты из формул.

4. Р = 4,47 т + 7,84 т = 12,31 т (полная несущая способность одной сваи);

5. L = 12,31 т/6,69 т/м = 1,84 м — максимальное значение расстояния между сваями (между центрами).

Назначаем расстояние 1,8 м. Т.к. длина наших стен кратна 2 м метрам, удобнее чтобы и расстояние между сваями было 2 м, для этого нужно немного увеличить несущую способность сваи, например увеличив её диаметр. Если полученное значение шага достаточно велико, разумнее найти минимальное, поскольку, чем больше расстояние между сваями, тем больше понадобиться сечение ростверка, что приведет к дополнительным затратам. По такому же принципу выполняют расчеты для уменьшенного диаметра. Рассчитывают применое количество материала для нескольких вариантов и подбирают оптимальное значение.

Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

Читайте также  Винтовые сваи конструкция размеры

Расчет несущей способности буронабивной сваи

Несущая способность буронабивной сваи

Одна из услуг, предоставляемых ПСК «Основания и фундаменты» – расчет и проектирование оснований под сооружения.

Краеугольный камень расчета фундамента, как и любой несущей конструкции – несущая способность. От каких факторов зависит и как вычисляется несущая способность буронабивной сваи?

Особенности расчета несущей способности буронабивных свай

Несущей способностью называется характеристика, указывающая, какую нагрузку может выдержать элемент. У буронабивных свай она зависит:

  • от длины бетонного стержня (глубины погружения сваи);
  • от сечения сваи;
  • от характеристик грунта;
  • от марки бетона;
  • от параметров арматуры.

Последний параметр берется из таблиц СНиП. Для определения типа грунта проводятся геологические исследования на участке работ. Первые две характеристики тоже предварительно можно взять из строительных рекомендаций. В ходе расчета они будут скорректированы. Последние две определяются строительными стандартами и ГОСТ.

Первая вычисляется по формуле S * R * 0,7, в которой

  • 0,7 – табличный коэффициент однородности грунта;
  • S – площадь основания;
  • R – сопротивление грунта.

Формула для определения боковой несущей способности – P * R * H * 0,8. Числа:

  • 0,8 – табличный коэффициент условий работы;
  • H – высота грунтового слоя;
  • R – сопротивление стенок;
  • P – периметр стержня.

По результатам этих вычислений определяется шаг и число свай: сначала суммарный вес сооружения делят на его периметр, потом суммарную несущую способность делят на получившуюся цифру. После чего повторяют вычисления для других значений глубины погружения и диаметра бетонного стержня.

Нужен фундамент для объекта? обращайтесь в нашу компанию — рассчитаем и установим!

Опыт работы — более 10 лет.

Несущая способность буронабивной сваи – таблица характеристик грунта

Как видно из этих формул, многое зависит от сопротивления грунта. Буронабивные фундаменты устраивают на осадочных породах – песках, глинах и т.д. Приведем значения сопротивлений для разных пород.

Сопротивление по основанию:

  • глины – от 24 тонны на метр квадратный (мягкопластичные сильнопористые) до 90 (твердые малопористые);
  • суглинки – от 21 до 47;
  • супеси – от 33 до 47;
  • пески пылеватые среднеплотные – от 20 (влажные) до 30 (маловлажные);
  • пылеватые плотные – 30-40;
  • мелкозернистые – 25-30 и 37-45 соответственно;
  • средние – 40 и 55;
  • крупнозернистые – 50 и 70;
  • гравий – 45-75 (в зависимости от минерального состава);
  • щебень с песком – 90.

Боковое сопротивление зависит от глубины залегания слоя. Например, для глин на глубине полметра оно варьируется от 2,8 (твердые глины) до 3 (мягкие), а на глубине 3 метра – 0,8-4,8.

Кроме буронабивных мы изготавливаем буроинъекционные, буросекущие и бурокасательные сваи

Все работы — под ключ!

Пример расчета несущей способности сваи буронабивной

  • боковое сопротивление тугопластичного суглинка – 2,8 тонн на метр квадратный;
  • тот же показатель для полутвердой глины – 4,8;
  • толщина слоя суглинка – 2 метра;
  • толщина слоя глины – 1 метр;
  • сопротивление малопористой глины у основания – 90;
  • для расчета берем сваю 3 метра длиной и 0,3 диаметром.

Подставляем цифры в вышеприведенные формулы, получаем:

  • Q1 (несущая способность по основанию) = 0,7 * 90 * 3,14 * 0,32 /4 = 4,47 тонн;
  • Q2 (по боковой поверхности) = (4,8 + 2,8 * 2) * 0,942 (периметр стержня) * 0,8 = 7,84;
  • суммарное значение Q = 4,47 + 7,84 = 12,31.

Фотоотчет по установке свай специалистами ООО «ПСК Основания и Фундаменты»

Устройство буроинъекционных свай при строительстве свиноводческого комплекса

Фотоотчет установки шпунтового ограждения при строительстве жилого дома

Фотоотчет установки ограждения котлована при строительстве многоэтажного дома в г. Мытищи

Фотоотчет монтажа буросекущихся свай при устройстве бетонной форшахты в Москве

Фотоотчет устройства буронабивных свай при реконструкции транспортной развязки

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.

Читайте также  Буроинъекционные сваи технология

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.

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

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 3м от 12 мм
Горизонтальные хомуты от 6 мм
Вертикальные хомуты лента высотой 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 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.

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:

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: