Dbo24.ru

Домашний Мастер
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет несущей способности сваи по грунту

Расчет несущей способности сваи по грунту

Сваи широко применяют в строительстве. Они позволяют устраивать фундамент на неустойчивых почвах, ограждать котлованы, возводить подпорные стенки и укреплять грунт.

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

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

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.

Методы определения несущей способности сваи

При проектировании свайных фундаментов используются четыре метода определения несущей способности свайных конструкций:

  • Способ теоретического расчета;

Совет эксперта! данный метод является предварительным, полученные результаты в последствии корректируются на основании фактических данных о характеристиках грунта.

Расчет несущей способности выполняется по формуле: Fd = Yc * (Ycr * R * A + U * ∑ Ycri * fi * li)

  • Yc — совокупный коэфф. условий работы;
  • Ycr — коэфф. сопротивления почвы под опорной подошвой сваи;
  • R — сопротивление почвы под опорной подошвой сваи;
  • А — диаметр опорной подошвы;
  • U — периметр сечения свайного столба;
  • Ycri — коэфф. условий работы грунта по боковым стенкам сваи;
  • fi — сопротивление почвы по боковым стенкам;
  • li — длина боковых поверхностей.

Практический способ реализуемый в полевых условиях. После отдыха сваи (спустя 2-3 дня после забивки столба), на конструкцию с помощью ступенчатого домкрата передается статическая нагрузка.
Посредством специального прибора — прогибометра, определяется величина усадки сваи и производятся необходимые расчеты. Данный метод считается одним из наиболее точных.
Рис 1.1: Определение несущей способности сваи методом пробных статистических нагрузок

Исследования проводятся на уже погруженных сваях по истечению периода отдыха столбов. На конструкцию посредством дизель молота передается ударная нагрузка (до 10 ударов). После каждого удара прогибометром определяется степень усадки сваи. Данный способ реализуется в комплексе со статическим методом.

Читать еще:  Порядовка мангала из кирпича

Рис 1.2: Прогибометр — прибор для измерения усадки сваи

  • Метод зондирования.

Для реализации метода зондирования свая снабжается специальным датчиками, после чего выполняется ее погружение на проектную глубину посредством ударной нагрузки (динамическое зондирование) либо вибропогружателями (статическое зондирование).

Датчики определяют сопротивление грунта боковой и нижней стенки свайного столба, по которой рассчитывают несущую способность конструкции в конкретном типе почвы.

Рис. 1.3: Схема метода зондирования свай

Изучение параметров буронабивных свай для расчетов

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

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

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

Пример схемы, по которой осуществляется монтаж буронабивных свай.

Материал производства

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

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

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

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

Расчет буронабивных свай в «Арктик Гидро Строй»

«Арктик Гидро Строй» работает в Москве и других регионах. Мы выполним монтаж буронабивных свай под ключ, а также поможем рассчитать свайное поле из буронабивных свай.

К вашим услугам:

  • опытные специалисты;
  • качественная техника;
  • низкие цены;
  • сертификаты и допуски;
  • быстрые сроки;
  • гарантия.

Кроме устройства буронабивных фундаментов мы предлагаем также:

  • монтаж шпунтовых ограждений котлованов/траншей и подпорных стенок. Любые работы с использованием металлошпунта;
  • металлические шпунты в аренду и на продажу с возможностью обратного выкупа по выгодной цене;
  • сваебойная техника в аренду;
  • геологические исследования на месте будущего объекта;
  • работы начального цикла строительства: организация рабочей площадки, водопонижение и т.д.;
  • демонтаж шпунтовых стенок по окончании эксплуатации, а также фундаментов прежних сооружений на месте застройки.

Чтобы связаться с нами, заполните форму на сайте или сделайте звонок. Наш эксперт подъедет к вам для ознакомления с условиями на объекте и с его документацией. После этого мы составим договор и в согласованное с вами время приступим к работам.

Определение характеристик и параметров фундамента

Для того, чтобы спроектировать фундамент, необходимо произвести расчеты по следующему алгоритму:

  1. Вычислить общую массу строящегося здания.
  2. Определить типы грунтов и вычислить их физико-механические параметры. Для этого берут образцы грунта на разной глубине из пробных скважин.
  3. Определить силу, с которой дом давит на фундамент.
  4. Произвести расчет несущей способности буронабивной сваи.
  5. Определить общее количество буронабивных свай и их конфигурацию.
Читать еще:  Самодельные табуретки из дерева

Определение массы здания

1. Массу подсчитывают для каждого элемента конструкции – стен, перегородок, перекрытий и кровли. Сначала рассчитывают объем:

L, D, H – соответственно длина, ширина и высота элементов дома.

2. Вычисляют вес:

где p – плотность материала.

Для подсчета используют нормативные значения удельных масс. Плотность бетона составляет, к примеру, 2494 кг, а удельный вес древесины – 480–520 кг.

3. Рассчитывают вес полезной нагрузки – добавляют массу полов, штукатурки, декоративных отделочных материалов. Эта величина – постоянная, нормативная. Она зависит от общего размера помещений дома на всех этажах. Значение веса полезной нагрузки равно 150 кг/м2.

4. Увеличивают общую массу на коэффициент запаса прочности: конструкция должна противодействовать давлению снега зимой. Величину коэффициента берут из СП «Нагрузки и воздействия». Для средней полосы России значение коэффициента надежности равно:

  • 1,3 – для бетонных монолитных сооружений;
  • 1,2 – для сборных кирпичных и плитных конструкций;
  • 1,1 – для домов из бруса и бревен;
  • 1,05 – для сооружений из стали.

Определение физико-механических параметров грунтов

1. Несущую способность грунта можно определить по таблице 1:

Свая опирается на грунт не только нижним торцом, но и всей боковой поверхностью. Это сопротивление также учитывается при расчете фундамента.

Важно: глубина шурфов должна быть на 0,3–0,5 м большей, чем глубина промерзания. Обобщенные сведения о параметрах промерзания грунтов изложены в СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Для выполнения расчетов пользуются актуализированными данными из СНиП 23-01-99 (действует с 2013 года).

Определение параметров, влияющих на несущую способность свай

Опоры изготавливаются из бетона марки 100 и выше. Для того, чтобы опора выдерживала поперечные нагрузки, ее армируют стальными прутками. Чтобы перераспределить и выровнять между сваями весовую нагрузку, придать конструкции жесткость, вершины опор обвязывают бетонным ростверком. Монолитную ленту армируют стальными прутками.

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

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.

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 см30-50 кг/кв.м.
Деревянная стена толщиной 20 см100 кг/кв.м.
Деревянная стена толщиной 30 см150 кг/кв.м.
Кирпичная стена толщиной 38 см684 кг/кв.м.
Кирпичная стена толщиной 51 см918 кг/кв.м.
Гипсокартонные перегородки 80 мм без утепления27,2 кг/кв.м.
Гипсокартонные перегородки 80 мм с утеплением33,4 кг/кв.м.
Междуэтажные перекрытия по деревянным балкам с укладкой утеплителя100-150 кг/кв.м.
Междуэтажные перекрытия из железобетона толщиной 22 см500 кг/кв.м.
Пирог кровли с использованием покрытия из
листов металлической черепицы и металлических60 кг/кв.м.
керамочерепицы120 кг/кв.м.
битумной черепицы70 кг/кв.м.
Временные нагрузки
От мебели, людей и оборудования150 кг/кв.м.
от снегаопределяется 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 оборудования1,2
От снега1,4

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.

Технические характеристики

К техническим характеристикам винтовых свай относится:

  • длина и материал ствола;
  • диаметр ствола;
  • вид лопастей, способ их соединения с телом сваи.

Диаметр

Диаметр свайных стволов подбирают из стандартного ряда, соотнося с расчётной нагрузкой:

  • ᴓ89мм (лопасть ᴓ250мм) — под несущую нагрузку не выше 5 тонн (каркасно-щитовые строения в 1 этаж);
  • ᴓ108мм (лопасть ᴓ300мм) — под несущую нагрузку до 7 тонн (дома из бруса, пеноблоков, каркасные двухэтажные);
  • ᴓ133мм (лопасть ᴓ350мм) — под несущую нагрузку до 10 тонн (строения из кирпича, газобетона, швеллера).

Длина


Длину свай подбирают, основываясь на показателях плотности грунта (по таблице) и перепадах высот на участке застройки:

  • при залегании суглинков до 1 м от поверхности длина сваи — 2,5 м;
  • рыхлый грунт или плывун — длина сваи определяется по длине бура, достигшего плотных слоёв;
  • при перепадах высот рельефа длина свай может отличаться на 0,5 м для разных участков.

Количество опор и расстояние между ними

Оптимальное расстояние между опорами:

  • 2-2,5 м — для деревянных каркасов и блочных строений;
  • 3 м — для домов из бруса и бревна.

Важно: для обеспечения надёжности цоколь строения не должен подниматься над землёй выше, чем на 60 см, а длина сваи должна иметь запас 20-30 см.

Произведя вычисления по формуле К = P*k/S, необходимо распределить положение свай в периметре для сбалансированности принимаемой ими нагрузки:

  • под каждый угол сооружения;
  • в местах пересечения несущих стен и внутренних перегородок;
  • у входной группы;
  • внутри периметра, руководствуясь шагом в 2 метра;
  • под печью или камином (не менее двух свай);
  • под несущими стенами со стороны балкона или мезонина.

К сведению! Объективные условия могут потребовать увеличения количества свай по сравнению с расчётным — такой запас прочности позволит не бояться перемен, возникающих в процессе эксплуатации.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector