Как рассчитать несущую способность сваи по материалу

Конкретные цифры для расчётов

В случае, когда сложно либо невозможно определить несущую способность грунта, принимается значение 2,5 кг\см2,  это усреднённый показатель для грунтов российской средней полосы.

Исходные данные для расчёта свайных фундаментов

Максимальный шаг винтовых свай для малоэтажного и хозяйственного индивидуального строительства:

• строения из бревна или бруса 3 м;
• сооружения каркасного либо сборно-щитового типа 3 м;
• здания с несущими стенами из облегчённых блоков 2,5 м;
• дома из кирпича  и полнотелых бетонных блоков 2 м;
• монолитные сооружения 1,7 м.

Для кустов свай под печи, колонны и подобные сооружения с сосредоточенной нагрузкой допустимое минимальное расстояние между сваями 1,5 м, для веранд и аналогичных построек 1,2 м.

Вес конструкций и частей зданий

Для сбора весов  допустим приблизительный подсчёт. Ошибка в большую сторону приведёт к небольшому увеличению стоимости работ. Если же реальные нагрузки окажутся больше расчётных, то возможно разрушение фундамента и здания в целом.

Предпочтительный ориентир при отсутствии точной информации максимальное значение.

Стены :

• кирпичные 600-1200кг\м2;
• бревенчатые 600 кг\м2;
• газо- и пенобетонные 400-900 кг\м2;
• каркасные и панельные 20-30 кг\м2.

• листовая сталь, в т.ч. металлопрофиль и металлочерепица 20-30 кг\м2;
• листы асбоцементные 60-80 кг\м2;
• рубероид и другие мягкие покрытия 30-50 кг\м2.

Перекрытия:

• деревянные с утеплителем 70-100 кг\м2;
• цокольные с утеплителем 100-150 кг\м2;
• монолитные армированные 500 кг\м2;
• плитные пустотелые 350 кг\м2.

Технология использования буронабивных свай

Главной особенностью использования буронабивных свай является их заливка непосредственно на месте строительства. Единственной сложностью является бурение скважин для заливки, так как это тяжелый ручной труд (тяжелая техника для бурения скважин не всегда может проехать до участка строительства при проблемных грунтах). Однако технологии не стоят на месте и строительный рынок предлагает множество решений для бурения скважин: от бензиновых до электрических непромышленных буров и бурильных установок. Особой надежностью обладают опоры с расширенной нижней частью, однако они более сложны в изготовлении.

Несущая способность буронабивных свай различного диаметра в зависимости от типа грунта.

Закладка фундамента такого типа представляет собой процесс бурения скважины необходимой глубины, в которую помещают каркас из арматуры. Армирование придаст свае прочность на изгиб или излом в горизонтальной плоскости. После расположения арматуры скважина заливается бетоном вровень с уровнем грунта или при необходимости выше него, но с сооружением соответствующей опалубки. Опалубку делают из подручных материалов (рубероида, асбестовой трубы или досок) на необходимую по проекту высоту.

Оголовок должен быть доступен для соединения с ростверком. Чаще всего над поверхностью оставляют окончание армокаркаса, который свяжет готовые опоры с ростверком.

Расчет количества материалов столбчатого фундамента

Выберите тип фундаментного столба Это могут быть столбы с круглым или прямоугольным основанием. И с круглой или прямоугольной основной частью.

Укажите размеры в миллиметрах

B — Ширина или диаметр. H — Высота основной части.

A — Высота основания столба. Если свая без основания, то не указывайте этот размер. D — Ширина или диаметр основания.

D1 — Длина для прямоугольного основания. B1 — Ширина для прямоугольного столба. При круглых сечениях эти размеры в расчете не участвуют.

Габариты столбчатого фундамента

X — Ширина фундамента. Y — Длина фундамента.

X1 — Количество столбов по ширине, включая столбы по углам. Y1 — Количество столбов по длине, включая столбы по углам.

S — Если отмечено, то будут рассчитываться столбы, расположенные равномерно под всем домом. Если нет, то столбы только по периметру фундамента.

Габариты ростверка

E — Ширина ростверка. F — Высота ростверка. Если расчет монолитного ростверка не требуется, то не указывайте эти размеры.

Арматура

ARM1 — Количество прутьев арматуры в одном столбе. ARM2 — Количество рядов арматуры в ленте ростверка. ARMD — Диаметр арматуры. Указывается всегда в миллиметрах. Если армирования не требуется, то установите значения в 0.

Укажите количество цемента для изготовления одного кубического метра бетона. В килограммах. Укажите пропорции для изготовления бетона, по весу. Эти данные различны в каждом конкретном случае. Они зависят от марки цемента, размеров щебня и технологии строительства. Уточняйте их у поставщиков строительных материалов.

Для расчета ориентировочной стоимости строительных материалов укажите их цены.

В результате программа автоматически вычислит:

Расстояние между фундаментными столбами и их количество. Объем бетона для одного столба, отдельно для верхней и нижней части. Количество бетона для ростверка. Длину и вес необходимого количества арматуры. Стоимость строительных материалов для устройства монолитного столбчатого или свайного фундамента с ростверком. Чертежи дадут общее представление и помогут в проектировании свайных фундаментов.

Для бань и домов без подвалов, домов с легкими стенами и домов из кирпича, где применять ленточный фундамент не экономично, часто применяется столбчатый фундамент. Его расчет дело трудоемкое, но с нашей программой подсчеты не отнимут у вас много времени. Все, что вам нужно, это заполнить согласно инструкции соответствующие поля, и вы получите сведения о необходимых для строительства материалах, узнаете их количество и общую стоимость.

Расчет общей нагрузки

• 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.

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:

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

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.

Подробно о свайном фундаменте с ростверком

С одной стороны, ростверк выполняет функцию связного элемента для отдельных свай, с другой – это основа для остальной конструкции здания. Ростверк и сваи условного фундамента объединяются попарно (ленточный тип связки) либо объединяются все оголовки (плиточный тип). Ростверк для дома может изготавливаться из таких материалов:

• Армированный бетон. Бетонная лента укладывается на оголовки свай, расположенные на уровне земли. Во время проектирования также указываются места прокладывания неглубоких траншей, проходящих вглубь ростверка.
• Бетонный ростверк подвесного типа. Аналогичный способ, при котором между грунтом и ростверком оставляется зазор. Этот промежуток позволяет компенсировать возможные колебания грунта (в рамках нормы).
• Ростверк из железобетона. Основой служит двутавр и швеллер (для монтажа под несущие стены СНиП рекомендует) швеллер 30.
• Деревянные брусья. В последнее время практически не применяются.

Пример расчета несущей способности свайного отдельно стоящего фундамента

Рассчитать свайный фундамент под колонну про­мышленного здания на действие центральной нагрузки N

= 1,0 МН. Материал ростверка — бетон класса В25 с расчетным сопротивлени­ем осевому растяжениюRbt = 1,05 МПа. Глубина заложения подош­вы ростверка по конструктивным соображениям принята равнойh = 0,8 м. Грунтовые условия стро­ительной площадки: 1 — песок пылеватый (γ1= 0,0185 МН/м 3 ,h1 = 3,6 м,E1 = 15 МПа); 2 — супесь пластичная (γ2= 0,0195 МН/м 3 ,h2 = 1,7 м;Е2 =17 МПа); 3 — песок плотный (γ3=0,0101 МН/м 3 ,h3 = 2,2 м,E3 = 32 МПа);4 — суглинок тугопластичный (γ4 =0.01 МН/м 3 ,h4 =3,4 м,E4 =30 МПа).L/H—5,1.Решение.

Для заданных грунтовых условий проектируем свайный фундамент из сборных железобетонных свай марки С5,5-30, длинойL = 5,5 м, размером поперечного сечения 0,3×0,3 м и длиной острияl = 0,25 м. Сваи погружают с помощью забивки дизель-мо­лотом.

Найдем несущую способность одиночной висячей сваи, ориенти­руясь на расчетную схему, показанную на рис. 6.1, а

и имея в ви­ду, что глубина заделки сваи в ростверк должна быть не менее 5 см.

Рис. VI.1

Площадь поперечного сечения сваи A

= 0,3·0,3 = 0,09 м 2 , периметр сваи

По табл. 1.18(Приложение I) при глубине погружения сваи 6,5 м для песка мелкого, интерполируя, найдем расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи R =

2,35МПа.

По табл. 1.18(Приложение I) для свай, погружаемых с помощью дизель-моло­тов, находим значение коэффициента условий работы грунта под нижним концом сваи γcR

=1,0 и по боковой поверхностиγcf =1,0.

Пласт первого слоя грунта, пронизываемого сваей, делим на два слоя толщиной 2 и 0,8 м. Затем для песка пылеватого при сред­них глубинах расположения слоев h1

= l,8 м иh2 = 3,2 м, интерполи­руя, находим расчетные сопротивления по боковой поверхности сваи, используя данные табл. 1.19(Приложение I):f1 = 0,0198 МПа,f2 = 0,0254 МПа.

Для третьего слоя грунта при средней глубине его залегания h3

= 4,45 м по этой же таблице для супеси пластичной с показате­лем текучестиIL = 0,6, интерполируя, находимf3 = 0,0165 МПа.

Для четвертого слоя при средней глубине его расположения h4

= 5,775 м для песка мелкого находимf4 = 0,041б МПа.

Несущую способность одиночной висячей сваи определим по формуле (6.4)

Ф=

1 =0,364 МН.

Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю по грунту, составит:

F

= 0,364/1,4 = 0,26 МН.

В соответствии с конструктивными требованиями зададимся шагом свай, приняв его равным а = 3b

= 3·0,3 = 0,9 м. Далее определим требуемое число свай:

Окончательно примем число свай в фундаменте равным 4 и разместим их по углам ростверка.

Найдем толщину ростверка из условия (8.8):

По конструктивным требованиям высота ростверка должна быть не менее hp

= 0,05+ 0,25 = 0,3 м, что больше полученной в результа­те расчета на продавливание. Следовательно, окончательно примем высоту ростверка равной 0,3 м.

Расстояние от края ростверка до внешней стороны сваи в соот­ветствии с конструктивными требованиями назначим равным lр

= = 0,3·30+5=14 см, примем его окончательно, кратным 5 см, т. е.lp = 15 см. Расстояние между сваями примем равным:l =3b = 0,9 м.

Конструкция ростверка и его основные размеры показаны на рис. VI.1, б.

Найдем вес ростверка G3

= 0,025·0,3·1,5·1,5 = 0,0169 МН и вес грунта, расположенного на ростверке,Gгр = 0,5·1,5·1,5 ·0,0185 = 0,0208 МН.

Определим нагрузку, приходящуюся на одну сваю, по формуле:

Найдем вес свай:

G1

= 4 (5,5·220·10 + 50·10) = 50800 H = 0,0508 МН.

Вес грунта в объеме АБВГ

(см. рис. 6.1):

Вес ростверка был найден ранее: G3

=0,0169 МН.

Давление под подошвой условного фундамента:

По табл. 1.12(Приложение I) для песка мелкого, на который опирается условный фундамент, с коэффициентом пористости е

= 0,598 найдем значение удельного сцеплениясп = 0,003 МПа.

По табл. 1.13(Приложение I) по углу внутреннего трения φn

= 34°, который был определен ранее, найдем значение безразмерных коэффициентов:Mγ =l,55,Mq =7,22 иМс =9,22.

Определим осредненный удельный вес грун­тов, залегающих выше подошвы условного фундамента:

По табл. 1.15. (ПриложениеI) для песка мелкого, насыщенного водой, при соот­ношении L/H>4

находим значения коэффициентовγс1 = 1,3 иγс2 = 1,1.

По формуле (8.3) определим расчетное сопротивление грунта основания под подошвой условного фундамента:

Основное условие при расчете свайного фундамента по второй группе предельных состояний удовлетворяется: Рср

= 0,276 МПа

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения:Учись учиться, не учась! 10546 – | 7960 – или читать все.

93.79.246.243 studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Конструктивные особенности свайного фундамента

Винтовой фундамент состоит из двух конструктивных элементов — свайных опор и их обвязки (ростверка). Опоры передают нагрузку, исходящую от здания, на грунт, минуя поверхностные низкоплотные пласты земли и перенося вес дома на глубинную, уплотненную почву.

В зависимости от схемы размещения свай, выделяют два типа винтовых фундаментов:

• с последовательным расположением опор — сваи размещаются на равноудаленном расстоянии друг от друга по периметру внешних и внутренних стен дома;
• с расположением в виде свайного поля — опоры равномерно распределены по всей площади здания.

Исходя из схемы расположения свай выбирается способ их обвязки. Для последовательных свай применяются ленточные ростверки, тогда как сваное поле обвязывается сплошным, плитным ростверком.

Ростверк винтового фундамента выполняет три функции:

• равномерно распределяет между опорами вес дома;
• выступает в качестве опорной поверхности для цокольного перекрытия;
• увеличивает устойчивость свай в грунте.

Устойчивость опор достигается за счет того, что сваи соединяются между собой и начинают работать как единая конструкция, что дает повышенное сопротивление к опрокидывающим нагрузкам и защищает опору от крена, который может произойти с одиночной сваей.

В зависимости от материала, ростверк на сваях может быть монолитным (железобетон) из бруса либо швеллера. Для строительстве тяжелых домов предпочтительна железобетонная обвязка винтового фундамента, для легких домов — брусовая.

Типы используемых свай

Используемые в фундаментном строительстве винтовые сваи отличаются типом лопастей и диаметром:

• сваи ∅ 57 мм — применяются для возведения легких заборов и навесов;
• сваи ∅ 57 мм — пригодны для возведения легких вспомогательных помещений (сараев, беседок) и тяжелых заборов;
• сваи ∅ 89 мм — используются для каркасных домов, гаражей и одноэтажных построек из легких материалов;
• сваи ∅ 108 мм — имеют высокую несущую способность по материалу (до 6 тонн), позволяют строить дома высотой 1-2 этажа из бруса, сруба, пенобетона.

В малоэтажном строительстве применяются широколопастные сваи, соотношение диаметра ствола и лопастей в которых превышает 1,5.

Информация по назначению калькулятора

Онлайн калькулятор монолитного буронабивного свайного и столбчатого ростверкого фундамента предназначен для расчетов размеров, опалубки, количества и диаметра арматуры и объема бетона, необходимого для обустройства данного типа фундамента. Для определения подходящего типа, обязательно обратитесь к специалистам.

С вайный либо столбчатый фундамент – тип фундамента, в котором сваи либо столбы находятся непосредственно в самом грунте, на необходимой глубине, а их вершины связаны между собой монолитной железобетонной лентой (ростверком), находящейся на определенном расстоянии от земли. Главным отличием между столбчатым и свайным фундаментом является разная глубина установки опор.

О сновными условиями для выбора такого фундамента является наличие слабых, растительных и пучинистых грунтов, а так же большая глубина промерзания. В последнем случаем и при возможности забивания свай при любых погодных условиях, такой вид очень актуален в районах с суровым климатом. Так же к основным преимуществам можно отнести высокую скорость постройки и минимальное количество земляных работ, так как достаточно пробурить необходимое количество отверстий, либо вбить уже готовые сваи с использованием специальной техники.

С уществует различное множество вариаций данного типа фундамента, таких как геометрическая форма свай, материалы для их изготовления, механизм действия на грунт, методы установки и виды ростверка. В каждом индивидуальном случае необходимо выбирать свой вариант с учетом характеристик грунта, расчетных нагрузок, климатических и других условий. Для этого необходимо обращаться к специалистам, которые смогут произвести все необходимые замеры и расчеты. Попытки экономии и самостроя могут привести к разрушению постройки.

Д алее представлен полный список выполняемых расчетов с кратким описанием каждого пункта. Вы так же можете задать свой вопрос, воспользовавшись формой справа.

Бетон (смесь цемента, песка, щебня или другого наполнителя с водой) является универсальным строительным материалом, служащим для организации фундаментов, выравнивания поверхностей (заливка полов и создания стяжек) и возведения несущих конструкций. Поскольку этот материал обладает различными техническими характеристиками, то может успешно эксплуатироваться в широких температурных диапазонах и при различной влажности. Строительный бетон можно заказать на профильных предприятиях, изготовить вручную или с применением средств малой механизации, но в любом случае состав материала должен полностью отвечать поставленным задачам.

Для точного планирования времени выполнения работ по бетонированию и определения количества необходимого материала следует провести необходимые расчеты и выявить требуемый объем.

Определение характеристик грунта

Таблица для расчета свай.

Чтобы выполнить указанный расчет необходимо знать коэффициенты пористости, а для глинистых грунтов и показатель текучести.

Простейший способ самостоятельного определения коэффициента пористости основан на определении веса воды, содержащейся в порах грунта и использования формулы

е=(ρ_вл– ρ_сух)/ρ_вл (3)

где ρ_вл -плотность влажного грунта, г/см3;
ρ_сух – плотность сухого грунта, г/см3.

Для этого необходимо извлечь известный объем грунта, немедленно взвесить его и определить значение ρ_вл. Затем хорошо высушить пробу, снова определить ее объем и вес и по ним рассчитать значение ρ_сух.

Точно определить показатель текучести можно только в специализированной лаборатории. В домашних условиях для глины и суглинков этот параметр можно определить примерно, ориентируясь на следующие консистенции грунта:

• полутвердая (от 0 до 0,25);
• тугопластичная (от 0,25 до 0,5);
• мягкопластичная (от 0,50 до 0,75);
• текучепластичная (от 0,75 до 1).

Безусловно, такой субъективный метод не дает возможность точно решить поставленную задачу, но для ориентировочного расчета он приемлем. Ведь перед тем как затевать строительство, желательно хотя бы приблизительно знать, какое количество висячих свай для него потребуется и, соответственно, примерно какие средства.