- n=1157,2/228,67=5,1
- принимаем n=6.
- Рис.8
Компоновка свайных кустов - Проверка
свайных кустов на внецентренное
загружение ведется по формулам: - Nmax
=(NI+Gр.гр/n)+
(Mx·ymax/y2i)+
(My·xmax/x2i); - Nmin
=(NI+Gр.гр/n)
— (Mx·ymax/y2i)
— (My·xmax/x2i); - где
Gр.гр
– осредненный вес ростверка и грунта; - ymax,
xmax
– расстояние от главной оси ростверка
до оси рассчитываемых свай, м; - yi,xi
– расстояние от главной оси до оси
каждой сваи, м; - Mx,My
– расчетные моменты относительно осей х,у, кНм; - n
– количество свай в кусте; - Gр.гр=bP·LP·dP·CP;
- где
bP,LP,dP
– соответственно ширина, длина, глубина
заложения ростверка, м; - Ростверк
4: - Gр.гр=1,5*1,8*2,4*19,33=104,34(кН)
- Nmax=(1157,2+104,34)/6+869,67*0,9/3,6^2=225,7
(кН)228,67(кН) - Nmin=(4413,3+205,35)/8-1033,51*1,45/7,62=
165,4 (кН)> 0
4.2.6. Расчет осадки свайного фундамента
Расчет
осадки i-й
сваи в группе из n-свай
при известном распределении нагрузок
между сваями производится по формуле
из :
где s(N) —
осадка одиночной сваи, МН, определяемая
по формуле
Расчет
осадки одиночных свай, прорезающих слой
грунта с модулем сдвига,
G 1
МПа, коэффициентом Пуассона ν 1
и опирающихся на грунт, рассматриваемый
как линейно-деформируемое полупространство,
характеризуемое модулем сдвига G 2,
и коэффициентом Пуассона ν 2 ,
допускается производить при выполнении
требований и при условии 
1
(где l-
длина сваи, м, d-
наружный диаметр поперечного сечения
ствола сваи, м).
Согласно
п.7.4.3 характеристики G 1, и ν 1 принимаются
осредненными для всех слоев грунта в
пределах глубины погружения сваи, a G 2, и ν 2 —
в
где A —
площадь поперечного сечения сваи, м 2 .
β-
коэффициент, определяемый по формуле
7.33
Коэффициент, соответствующий абсолютно
жесткой свае ();
k ν ,
k ν 1 —
коэффициенты, определяемые по формуле
Рассчитываем
свайный фундамент №1, с характеристиками:
- Eо1=21*1,17+6,4*2+6,4*1,99/1,17+2+1,99=9,71
МПа - G1=0.4*=0,4*9,71=3,884МПа;
- G2=0.4*=0,4*25=1,6
МПа;
- Для грунтов
крупнообломочных
=0,27 - Для песков и супесей
=0,30 - Для суглинков
=0,35 - Для глин
=0,42 - =
- v1=0,3*1,17+0,3*2+0,3*1,99/1,17+2+1,99=
0,3 - 2,82-3,78*0,3+2,18*0,3^2=1,88;
- β’=0,17*ln(2*3,884*7/1,6*0,339=0,78;
- α=0,17*ln(2*7/0,339)=0,63;
- Принимаем
бетон класса В20 с начальным модулем
упругости при растяжении Еb=27*10^3МПа. - ЕА=27*10^3*0,09=2430
- χ=2430/3,884*7^2=12,768;
- λ1=(2,12*12,76^3/4)/1+2,12*12,76^3/4=14,31/15,31=0,93;
- β=(0,78/0,93)+(1-0,78/0,63)/3,884=0,928;
- Вычисляем
осадку одиночной сваи: - s=(0,928*0,228)/3,884*7=0,00778м;
- Вычисляем
дополнительную осадку сваи, находящейся
на расстояние а=0,9 м от сваи, к которой
приложена нагрузка N
Следовательно: - 4,5>1,
следовательно: - а=0,9
м Δ1,2=0,17*ln()=0,17*ln(2*3,884*7)/2*1,6*0,9)=0,49;
В процесс проектирования дома входит проведение инженерных изысканий грунтов, залегающих на выделенной под строительство площадке, и расчеты конструктивных элементов строения. Определение формы, структуры и габаритов наземных и подземных частей здания сопряжено с направлением, величиной и видами принимаемых нагрузок.
Кроме того, учитывается специфика грунтов и детальные особенности дома, указанные в задании на проектные работы. Все эти факторы ведут к разным вариантам и алгоритмам вычислений.
В частности, возведение объекта на слабых почвах влечет за собой расчет осадки свайного фундамента, что является одним из способов определения предельных состояний грунтового основания.
Нормативные документы
Осадка свайного фундамента
Определение осадки – это расчет по деформациям (предельным состояниям) грунта. Оптимум – S ≤ Su, где Su – предельная осадка, S – расчетная.
Если это условие не соблюдается, нужно усиливать фундамент за счет увеличения длины свай таким образом, чтобы их концы опирались на более глубокие и устойчивые слои грунта.
Сваи создают нагрузку на грунт во всех направлениях, своей боковой поверхностью и нижними концами. На расчет нагрузок влияют следующие факторы:
- Свойства грунта, его сжимаемость, степень уплотнения.
- Длина свай.
- Количество.
- Расстояние между сваями.
При определении осадки принимается ряд допущений, облегчающих расчет, но снижающих его точность.
Избежать осадки основания на сваях, как и любого другого фундамента, крайне сложно. Это естественный процесс, связанный с продольными сжатиями почвы, а также горизонтальными сдвигами грунтов.
Если при строительстве были допущены оплошности и степень осадки больше допустимой, капитального ремонта основания просто не избежать.
Факторы, которые влияют на осадку фундамента, – это конструкция самой постройки и состав самой почвы. Хотя свайные основания отличаются повышенной стабильностью в любых грунтах, при повышенном содержании глины в них они становятся более пластичными и подвижными. Поэтому в этом случае необходимо тщательно рассчитывать длину свай.
На осадку фундамента влияет масса и размеры несущих стен и внутренних перегородок, наличие арок и т. д. Поэтому она может быть неравномерной с различных сторон строения, но тщательный подбор винтовых свай в соответствии с необходимой в каждом случае несущей способностью позволит избежать проседания конструкции.
При определении осадки считается, что нагрузка равномерно распределена по всему периметру основания, который считают монолитным блоком.
Верхняя граница такого условного монолита проходит по оголовкам свайных изделий, нижняя – сквозь их наконечники, а боковые – по крайним рядам винтовых свай.
Составленный таким образом разрез фундамента позволяет начертить график уплотняющих напряжений, которые способны выдержать слои грунта.
Допустимые осадки свайно-винтового фундамента приводятся в СНиП 2.02.1-83 и они определяются типом постройки:
- для панельных и блочных бескаркасных домов осадка максимальная осадка не должна превышать 10 см;
- для сооружений со стальным каркасом допускается максимальная осадка 12 см;
- для зданий из железобетона значение предельно допустимой осадки равно 8 см и т.д.
Расчет осадки методом послойного суммирования
Чаще всего осадку фундамента рассчитывают методом послойного суммирования. Он предполагает определение осадки отдельных слоев грунта, на которые давит фундамент.
Для этого используют формулу Si = h*m*P, где h – толщина слоя почвы, m – коэффициент сжимаемости почвы, который определяют в результате компрессионных экспериментов, P – среднестатистическое уплотняющее давление для каждого слоя. Затем полученные величины для каждого слоя Si складывают и получают общее значение осадки.
Более подробный алгоритм расчета по методу послойного суммирования выглядит таким образом (рисунок ):
- Строят эпюру (график) Pzp, на которую наносят дополнительные напряжения (уплотняющие давления) на фундамент.
- Строят график природных давлений Pϫz, предварительно разделив чертеж графика на слои, при этом hi должно быть меньше 0,4b.
- Определяют осадку Si отдельных слоев почвы, складывают эти величины и получают окончательную осадку фундамента по формулам:
Величина mvi вычисляется в соответствии с данными компрессионных испытаний, а Pzi – по соответствующей эпюре как среднестатистическое дополнительное давление в i-м слое почвы.
Если мы знаем модуль общей деформации каждого слоя почвы Ei, то осадку можно рассчитать по формуле S = Σhi*β/ Ei*Pzi, где коэффициент β согласно СНиП равен 0,8.
При использовании этого метода предусмотрена линейная зависимость между деформациями и напряжениями. Слои рассматривают непосредственно под центром фундамента, исходя из графика максимальных уплотняющих давлений.
При построении зависимости Pzp не учитывается слоистость напластований, боковые расширения почвы, а напряжения принимаются во внимание только по вертикали.
Выбираем уровень глубины, ниже которого деформации грунта по нашему предположению отсутствуют, исходя из соотношения Pzp меньше или равно 0,2Pϫz (при Ei больше 5 МПа). При этой характеристике меньше 5 МПа Pzp меньше или равно 0,1Pϫz.
Пример расчета свайного поля
Чтобы правильно рассчитать количество необходимых свай для строительства двухэтажного дома размером 6х12 из бруса размером 200х200, необходимо провести следующие расчеты:
- Если для строительства необходимо 51,9 м 3 бруса, масса одного кубометра которого составляет 800 кг, получаем общий вес бруса: 51,9*800 = 41520 кг.
- Нагрузка, которая приходится от одного этажа строения на фундамент (при расчетной полезной нагрузке, зависящей от количества проживающих в доме людей, составляет по нормативам 150 кг/м 2 ), составляет: 6*12*150 = 10800 кг. В случае двухэтажного дома эту нагрузку увеличивают вдвое и получают 21600 кг.
- Примерная снеговая нагрузка (при значении норматива 180 кг/м 2 ) составит 6*12*180 = 12960 кг.
- Складываем все массы: 41520 + 21600 + 12960 = 83 680 кг.
- Если предельная допустимая нагрузка на сваю составляет 2500 кг, делим 83680 кг на 2500 кг и получаем необходимое количество свай – 34 штуки.
Расчет нагрузки и осадки свайно-винтового фундамента не требует специализированных инженерных знаний и доступен любому владельцу дома, который хочет сэкономить на услугах специализированных проектировочных фирм.
Как определить осадку свайного фундамента
Фактическая осадка свай определяется посредством их статических испытаний. В процессе испытаний на опору гидравлическими домкратами оказывается давление и с помощью прогибомера измеряется величина осадки сваи от полученной нагрузки.
Читать еще: Основные типы фундаментов
Технология статических испытаний предназначена для определения критических и предельных нагрузок, которые может выдержать свайный фундамент.
Под критической нагрузкой подразумевается давление, которое приводит к резкой осадке (проваливанию) сваи в грунт, величина которой в 5 и более раз превышает осадку от ранее полученного сваей давления.
Осадка предельного типа определяется по нагрузке, на 1 ступень меньшей, чем нагрузка приводящая к критической осадке.
Для проведения испытаний используются гидравлические домкраты с усилием давления от 50 до 200 тонн, измерения ведутся с точностью до 0.1 мм. Прогибомер фиксируется на высотных реперах, которые представлены стойками, удаленными от сваи на 1-2 метра, и закрепленными на них ригелями (на ригелях посредством ступицы фиксируется измерительный прибор).
Основания зданий и сооружений
Рисунок 1. Схема размещения лент. 1. Грунт в межсвайном пространстве. 2. Контур свайного фундамента.
Основанием называют не только площадь под строением, но и грунт вблизи него, который под действием силы тяжести создаваемой сооружением также уплотняется через фундамент. Его слой, расположенный непосредственно под подошвой фундамента, называют несущим. Он расположен над подстилающим слоем.
В зависимости от размеров твердых частиц грунты бывают галечные, гравелистые, песчаные, пылеватые и глинистые. Глинистые по процентному содержанию глины делят на супесь (от 3 до 10 %), суглинки (от 10 до 30 %) и грунты, содержащие свыше30 % глины. Их и называют глинами. Физические свойства во многом определяются содержащейся в них воды.
В зависимости от прочности на сжатие грунты делят на:
- прочные (от 50 до 120 МПа);
- средней прочности (от 15 до 50 МПа);
- слабые (от 5 до 15 МПа).
Для определения осадки свайного фундамента, необходимо знать такие характеристики грунта, как коэффициент сжимаемости и модуль общей деформации.
У малосжимаемых грунтов коэффициент сжимаемости меньше 0,005. У средне сжимаемых видов он изменяется от 0,005 до 0,05. У сильно сжимаемых оснований этот показатель превышает 0,05. Единицей измерения коэффициента сжимаемости является 1/МПа.
Расчет оснований свайных фундаментов необходимо выполнять по предельным состояниям первой и второй группы с учетом влияний, которые оказывают такие факторы, как подземные воды, промерзание грунта и др. Необходимо также учитывать взаимодействие сооружения и основания.
К первой группе относятся расчеты по несущей способности грунтов, под которой понимают определение его сопротивления нагрузке и сравнение этой величины с допустимой величиной для конкретного вида грунта.
Расчет осадки основания относится ко второй группе. Его можно выполнять для отдельной сваи, группе свай и всего фундамента.
О свайных фундаментах подробнее
В плане свайный фундамент представляет ленты из свай, на которых размещают ростверк.
Неверный расчет опорной площади может привести к обрушению дома.
Ленты обычно имеют не более 3-х рядов, относительно которых опоры размещают, так как показано внизу на изображении 1 или в шахматном порядке. Расстояние между рядами должно быть не более (3‑4)d (d – диаметр сваи). Возможен вариант, когда все сваи объединяют одним ростверком-плитой. Это может быть при их большом количестве, размещаемых как под наружными, так и под внутренними стенами.
Если расстояние между рядами, равно 3d, то груз, передаваемый на них через ростверк, приводит к перемещению и свай, и грунта, находящегося между ними.
То есть такую конструкцию правомерно считать единым целым или эквивалентом ленточного фундамента, имеющим сплошную подошву.
Поэтому расчет осадки свайного варианта конструкции можно выполнять, как и вычисление осадки обычного ленточного фундамента.
После заглубления концы свай могут опираться на малосжимаемые грунты (модуль деформации, превышающим 50 МПа), и их называют стойками. Такой слой называют несущим. Обычно он находится глубже, чем верхние слабые слои. В прочный грунт свая должна входить не менее чем на 0,5 м. В этом случае осадка свайного варианта фундамента будет меньше. Расстояние между рядами стоек может составлять 1,5 d.
Если же конец сваи оказывается в сжимаемом грунте, то их называют висячими. Для несущей способности висячих свай большое значение имеет уплотненная зона, образующаяся по их периметру в процессе забивки.
Сжимающие напряжения, максимальные вблизи корпуса, постепенно уменьшаясь, на расстоянии 3d уже не оказывают влияние на стоящую вблизи, такую же висячую сваю.
Поэтому и важно, чтобы расстояние между ними было не меньше чем 3d.
Для расчета осадки свайного фундамента вводят такое понятие, как условный фундамент. Сделать фундамент условным можно, если нижнюю границу (подошву) его определить по нижним концам свай, верхнюю – по планировке поверхности.
Боковые поверхности определить по крайним рядам свай, отступив от их центра на величину, равную половине шага между ними. По этим размерам определяют поперечное сечение.
Погонную нагрузку на основание определяют, как сумму веса свай и грунта, находящегося в объеме, определяемом указанным поперечным сечением на длине фундамента, равной 1 м.
Как правильно сделать свайный фундамент?
Рисунок 2. Схема вычисления коэффициента.
Для определения осадки одно- или двухрядных условных фундаментов можно воспользоваться формулой (СП50-102-2003)
n – нагрузка на основание от собственного веса фундамента и веса сооружения. Первую величину рассчитывают с учетом веса свай по удельному весу грунта и объему на длине в 1 м.
Осадка свайного фундамента
После возведения здания фундамент начинает оседать под действием нагрузок. Осадка может привести к перекосу конструкции с последующим ее разрушением. Чтобы этого избежать, производится расчет осадки.
Полученный результат сравнивают с допустимой осадкой (СНиП). Если расчетное значение больше, проект фундамента надо корректировать.
Что такое осадка свайного фундамента
Определение осадки – это расчет по деформациям (предельным состояниям) грунта. Оптимум – S ≤ Su, где Su – предельная осадка, S – расчетная.
Если это условие не соблюдается, нужно усиливать фундамент за счет увеличения длины свай таким образом, чтобы их концы опирались на более глубокие и устойчивые слои грунта.
Сваи создают нагрузку на грунт во всех направлениях, своей боковой поверхностью и нижними концами. На расчет нагрузок влияют следующие факторы:
- Свойства грунта, его сжимаемость, степень уплотнения.
- Длина свай.
- Количество.
- Расстояние между сваями.
При определении осадки принимается ряд допущений, облегчающих расчет, но снижающих его точность.
Расчет осадки свайного фундамента методом послойного суммирования
- Расчетная осадка получается при суммировании сжатий всех слоев грунта, на которые давит фундамент.
- Для этого определяется осадка отдельных слоев:
- Si = h * m * P
- – Р – среднее уплотняющее давление в слое (берется из графика);
- – m – сжимаемость грунта, коэффициент, полученный по результатам компрессионных испытаний;
- – h – толщина слоя.
- Соответственно, S = ∑ Si.
- Или S = ∑ (h * β/E * P),
- – E – модуль деформации слоя (если он известен);
- – β – коэффициент 0,8 (СНиП).
Перед Вами расчетная схема для определения осадки фундамента методом послойного суммирования, где: DL — отметка планировки; NL — отметка поверхности естественного рельефа; FL — метка подошвы фундамента; ВС — нижняя граница сдавливаемой толщи; Нс — сжимаемая (сдавливаемая) толща.
Изображение схемы распределения вертикальных давлений и напряжений в линейно-деформируемом полупространстве расчета осадок основания с использованием метода послойного суммирования.
Определение осадки свайного фундамента
Расчет производится по аналогии с массивным фундаментом, т.е. принимается, что нагрузка равномерно распределена по всей площади фундамента, условно принятого за монолитный блок.
- Верхняя поверхность условного монолита проходит через оголовки свай.
- Нижняя – через их наконечники.
- Боковые — по крайним рядам свай.
По составленному разрезу фундамента выстраивается график Р (уплотняющих напряжений слоев).
Допустимая осадка свайного фундамента
Допустимые (предельные) значения осадки фундаментов приведены в СНиП 2.02.01-83, приложение 4. Они зависят от типа здания:
- Сооружения с железобетонным каркасом – 8 см
- Со стальным каркасом – 12 см
- Панельные и блочные бескаркасные – 10 см, и т.д.
Наши услуги
Наша компания «Богатырь» базируется исключительно на услугах: забивка свай, лидерное бурение, забивка шпунта, а так же статических и динамических испытаниях свай.
В нашем распоряжении собственный автопарк бурильно-сваебойной техники и мы готовы поставлять сваи на объект с дальнейшим их погружением на строительной площадке. Цены на забивку свай представлены на странице: цены на забивку свай.
Для заказа работ по забивке железобетонных свай, оставьте заявочку.
Расчет нагрузки и осадки свайных фундаментов
Если вы решили строить дом на винтовых сваях, очень важно, чтобы такое основание было прочным.
Это гарантирует безопасность постройки и отсутствие расходов на дорогостоящий ремонт на протяжении нескольких ближайших десятков лет.
Поэтому необходимо правильно рассчитать максимальную нагрузку и возможную осадку свайного фундамента, для чего используют специальные методики и формулы.
Расчет нагрузки на почву и несущие способности различных типов почв
Допустимая нагрузка на основание выражается в цифровых значениях, которые наглядно показывают несущие способности фундамента.
Их получают в результате точных расчетов, проведенных на основании геологических исследований, позволяющих выявить степень рыхлости почвы и содержание в ней влаги.
Именно от этих характеристик зачастую зависит выбор материалов для свайного фундамента, его размер и площадь устанавливаемых опор.
Чтобы правильно рассчитать нагрузку на основание, необходимо учесть следующие факторы:
- вес строения;
- предполагающиеся дополнительные нагрузки, которые увеличат его массу в процессе эксплуатации;
- давление ветряных потоков на здание;
- нагрузку на крышу строения в зимнее время, связанную с выпадением снега.
Общую массу постройки вычисляют на основании данных о массе стропильной системы и кровельных материалов, дверей, окон, сантехнического оборудования, элементов декора и крепежей, а также количества человек, которые будут жить в доме.
Однако иногда несущая способность почвы может быть меньше, чем теоретическая нагрузка, которую способен выдержать свайный фундамент. Поэтому очень важно учесть этот фактор.
Несущая способность грунтов определяется их типом, плотностью и уровнем залегания подземных вод – очень важным показателем, поскольку грузонесущая способность почвенного слоя может отличаться в несколько раз для сухого и влажного грунта.
Максимально подробный цикл статей о выборе вида фундамента под тип и особенности грунта Вы найдете в данной категории. Строго рекомендуется к прочтению!
Если плотность почвы небольшая, это означает, что в ней очень много пустот и пор, заполненным водой или воздухом.
При превышении максимально допустимой нагрузки на такой грунт, произойдет его уплотнение и усадка, прямым следствием чего явится деформация и постепенное разрушение основания.
На таком участке следует рассчитать степень заглубления свайного фундамента, чтобы он опирался на глубинные несжимаемые слои почвы.
Перед монтажом основания и проведением необходимых расчетов необходимо обязательно провести тщательные геологические изыскания. Для этого из почвы с помощью бура берут образцы почвы в нескольких местах участка из слоев, расположенных через каждые 30-40 см вплоть до уровня промерзания грунта.
Учет несущей способности почвы
Особенности грунтов выглядят следующим образом:
- Глинистая почва, которая имеет желтоватый или темно-коричневатый оттенок. Сухая глина способна выдерживать значительные нагрузки, однако этот тип грунта склонен к пучению и при высокой влажности обладает повышенной пластичность. Несущая способность глины в сухом виде составляет 6, а во влажном виде – 1-3 кг/см2.
- Гравелистый песок, состоящий из обломочных пород, включающих гравийные частицы размером до 0,5 см. Его несущая способность оценивается в 5 кг/см2.
- Суглинок, на треть состоящий из глины, а также из мелких фракций песка. Несущие способности таких грунтов минимальны, поскольку дают осадку, а наличие в их составе большого количества пылевых частиц обуславливает склонность к пучению. Грузонесущая способность такой почвы колеблется в зависимости от влажности от 1 до 3 кг/см2.
- Крупный песок, частицы которого по размеру напоминают просяные зерна. Его несущая способность не зависит от содержания влаги в почве и всегда равна 4-5 кг/см2.
- Средний песок – размер его частиц не превышает 1 мм, а грузонесущая способность определяется концентрацией влаги в почве и колеблется от 1 до 5 кг/см2.
- Пылеватый песок. Такой грунт по структуре немного напоминает обычную пыль благодаря минимальному размеру частиц, входящих в его состав. Сухая почва способна выдерживать нагрузки до 3, а влажная – не более 1 кг/см2.
- Супесь – смесь, обладающая небольшой пластичностью и имеющая желтоватый или оранжевый оттенок. Такая почва характеризуется повышенной рассыпчатостью, даже будучи смоченной, поэтому несущая способность составляет в сухом виде 3, а во влажном виде – 0,7–2 кг/см2.
Во избежание серьезных проблем расчет нагрузки на свайный фундамент проводят, исходя из среднестатистического значения несущей способности грунта любого типа в сухом виде, которое принимают равным 2 кг/см2. Также обязательно определяют уровень залегания подземных вод. Если в отверстиях, выкопанных в земле для сбора сведений о почве, скапливается вода, необходимо замерить ее уровень.
При расчетах также не забудьте учесть длину и ширину свайно-винтового фундамента, а также степень его заглубленности.
Как проводятся расчеты нагрузки на свайный фундамент?
Чтобы приблизительно рассчитать нагрузку, которую способен выдержать свайно-винтовой фундамент без разрушения, необходимо произвести следующие расчеты:
- Площадь стен, перекрытий, кровли и других элементов конструкции умножают на плотность строительных материалов, из которых они выполнены.
- Снеговую нагрузку на кровлю определяют, умножив площадь крыши на среднестатистическую массу квадратного метра снежного покрова, являющуюся нормативной для данной местности.
- Учитывают эксплуатационные нагрузки (их рассчитывают, исходя из показателя 100 кг на квадратный метр перекрытий строения).
- Определяют вес самого основания, перемножив его объем с плотностью стройматериалов, из которых он изготовлен.
- Все вышеперечисленные нагрузки складывают и умножают их на обязательный коэффициент надежности (часто равен 1,2).
- Определяют площадь опоры одного свайного изделия, используя формулу r2*3,14, где r является радиусом сваи. Затем вычисляется общая опорная площадь фундамента: полученную величину умножают на общее число свай.
- Рассчитывают практическую нагрузку на 1 см2 почвы, разделив общий вес строения на опорную площадь основания.
- Получившуюся величину сравнивают с предельной нагрузкой на данный тип почвы согласно стандартам.
Очень важно подобрать сваи, длина которых и прочностные характеристики будут соответствовать конкретному типу почвы.
Как рассчитать нагрузку на фундамент в зависимости от типа материала для строительства?
То, сколько простоит без ремонта свайный фундамент, зависит и от того, какие материалы используются при строительстве. Для этого рекомендуется точно рассчитать вес строения, который будет постоянно давить на фундамент.
Необходимо обратиться к справочным сведениям, в которых приведен удельный вес квадратного метра стены, перекрытий и крыши, и рассчитать общую массу здания.
Затем рассчитывают общую площадь стен, кровли и перекрытий в квадратных метрах и умножают на нормативные величины, которые определяются типом материала для строительства.
Например, вы планируете построить двухэтажный дом размером 5х5 с высотой этажа 2 м и одной внутренней стеной. Длина наружных стен одного этажа будет равна (5+5)*2=20 м, к которой прибавляют длину внутренней стены, составляющую 5 м, то есть сумма составит 25 м. На двух этажах общая протяженность стен окажется равна 50 м, а их площадь – 50*2 м (высота этажа) = 100 м2.
Площадь чердачного перекрытия равна 5 м*5 м = 25 м2. Крыша несколько выступает за пределы строения, поэтому ее площадь рассчитываем как 6*6 м = 36 м2.
Если дом каркасный, удельный вес его стен в среднем равен согласно справочнику 40 кг/м2. Умножив эту величину, на общую площадь наружных и внутренних стен (в нашем случае 100 м2), получаем величину в 4000 кг. Точно так же рассчитываем предельно возможную в данном случае массу перекрытий и кровли, а затем все суммируем.
Осадка свайного фундамента
Избежать осадки основания на сваях, как и любого другого фундамента, крайне сложно. Это естественный процесс, связанный с продольными сжатиями почвы, а также горизонтальными сдвигами грунтов.
Если при строительстве были допущены оплошности и степень осадки больше допустимой, капитального ремонта основания просто не избежать.
Факторы, которые влияют на осадку фундамента, – это конструкция самой постройки и состав самой почвы. Хотя свайные основания отличаются повышенной стабильностью в любых грунтах, при повышенном содержании глины в них они становятся более пластичными и подвижными. Поэтому в этом случае необходимо тщательно рассчитывать длину свай.
На осадку фундамента влияет масса и размеры несущих стен и внутренних перегородок, наличие арок и т. д. Поэтому она может быть неравномерной с различных сторон строения, но тщательный подбор винтовых свай в соответствии с необходимой в каждом случае несущей способностью позволит избежать проседания конструкции.
При определении осадки считается, что нагрузка равномерно распределена по всему периметру основания, который считают монолитным блоком.
Верхняя граница такого условного монолита проходит по оголовкам свайных изделий, нижняя – сквозь их наконечники, а боковые – по крайним рядам винтовых свай.
Составленный таким образом разрез фундамента позволяет начертить график уплотняющих напряжений, которые способны выдержать слои грунта.
Допустимые осадки свайно-винтового фундамента приводятся в СНиП 2.02.1-83 и они определяются типом постройки:
- для панельных и блочных бескаркасных домов осадка максимальная осадка не должна превышать 10 см;
- для сооружений со стальным каркасом допускается максимальная осадка 12 см;
- для зданий из железобетона значение предельно допустимой осадки равно 8 см и т.д.
Расчет осадки методом послойного суммирования
Чаще всего осадку фундамента рассчитывают методом послойного суммирования. Он предполагает определение осадки отдельных слоев грунта, на которые давит фундамент.
Для этого используют формулу Si = h*m*P, где h – толщина слоя почвы, m – коэффициент сжимаемости почвы, который определяют в результате компрессионных экспериментов, P – среднестатистическое уплотняющее давление для каждого слоя. Затем полученные величины для каждого слоя Si складывают и получают общее значение осадки.
Более подробный алгоритм расчета по методу послойного суммирования выглядит таким образом (рисунок ):
- Строят эпюру (график) Pzp, на которую наносят дополнительные напряжения (уплотняющие давления) на фундамент.
- Строят график природных давлений Pϫz, предварительно разделив чертеж графика на слои, при этом hi должно быть меньше 0,4b.
- Определяют осадку Si отдельных слоев почвы, складывают эти величины и получают окончательную осадку фундамента по формулам:
- Si = hi*mvi*Pzi, S = ΣSi.
- Величина mvi вычисляется в соответствии с данными компрессионных испытаний, а Pzi – по соответствующей эпюре как среднестатистическое дополнительное давление в i-м слое почвы.
- Если мы знаем модуль общей деформации каждого слоя почвы E0i, то осадку можно рассчитать по формуле S = Σhi*β/ E0i*Pzi, где коэффициент β согласно СНиП равен 0,8.
При использовании этого метода предусмотрена линейная зависимость между деформациями и напряжениями. Слои рассматривают непосредственно под центром фундамента, исходя из графика максимальных уплотняющих давлений.
При построении зависимости Pzp не учитывается слоистость напластований, боковые расширения почвы, а напряжения принимаются во внимание только по вертикали.
Выбираем уровень глубины, ниже которого деформации грунта по нашему предположению отсутствуют, исходя из соотношения Pzp меньше или равно 0,2Pϫz (при E0i больше 5 МПа). При этой характеристике меньше 5 МПа Pzp меньше или равно 0,1Pϫz.
Пример расчета свайного поля
Чтобы правильно рассчитать количество необходимых свай для строительства двухэтажного дома размером 6х12 из бруса размером 200х200, необходимо провести следующие расчеты:
- Если для строительства необходимо 51,9 м3 бруса, масса одного кубометра которого составляет 800 кг, получаем общий вес бруса: 51,9*800 = 41520 кг.
- Нагрузка, которая приходится от одного этажа строения на фундамент (при расчетной полезной нагрузке, зависящей от количества проживающих в доме людей, составляет по нормативам 150 кг/м2), составляет: 6*12*150 = 10800 кг. В случае двухэтажного дома эту нагрузку увеличивают вдвое и получают 21600 кг.
- Примерная снеговая нагрузка (при значении норматива 180 кг/м2) составит 6*12*180 = 12960 кг.
- Складываем все массы: 41520 + 21600 + 12960 = 83 680 кг.
- Если предельная допустимая нагрузка на сваю составляет 2500 кг, делим 83680 кг на 2500 кг и получаем необходимое количество свай – 34 штуки.
Расчет нагрузки и осадки свайно-винтового фундамента не требует специализированных инженерных знаний и доступен любому владельцу дома, который хочет сэкономить на услугах специализированных проектировочных фирм.
Расчет свайных фундаментов по 2-ой группе предельных состояний (по деформациям)
где — осредненное расчетное значение угла внутреннего трения грунта, определяемое по формуле:
Далее определяется осадка S условного свайного фундамента методом послойного суммирования, изложенного в расчете фундаментов мелкого заложения (см. п. 3.5). Сечение 1-1
Согласно серии 1.011.1-10* «Сваи забивные железобетонные» принимаем сваи сплошного квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой обычной ударостойкости С60.35—1:
кН, Fd — несущая способность висячей сваи, Fd = 690,5 кН
м, Таким образом шаг свай принимаем равным с = 1,90 м. Расположение свай в плане принимаем однорядное, т.к. 3d=1,05 |