Прочность трубы на сжатие
Почему в качестве опор для строительства выбираются металлоконструкции в виде трубы? Она имеет замкнутый контур, что придает опоре повышенную жесткость по сравнению с открытыми контурами швеллера или уголка. При равной массе металла конструкция трубы жестче, следовательно, расходы на трубные опоры оказываются ниже.
Существуют методики определения жесткости тех или иных труб, позволяющие выбрать их в качестве опор свайного фундамента.
В результате расчетов оптимальными для возведения фундаментов признаны трубы, выполненные из конструкционных марок стали, диаметром от 73 до 300 мм, с толщиной стенки от 4 мм для самых мелких труб. Чаще всего берутся рядовые трубы со сталью 20, как наиболее распространенные на рынке.
Большое значение имеет замкнутость и надежность контура трубы
Важно отметить, что для свай рекомендовано использовать только бесшовные трубы
Виды опор и параметры допустимой тяжести
На текущей момент рынок предложений представлен различными типоразмерами винтовых свай, что позволяет выбрать подходящие опорные элементы под конкретные виды возводимых строений.
Площадь лепестковой подошвы – один из определяющих параметров, от которого зависит несущая способность фундамента. Величину рассчитывают по классической формуле:
В частном домостроении в большинстве случаев используют стержни диаметром 59-159 мм. Так, сваи, диаметр которых равен 89 мм, применяют для строительства веранд и беседок.
Сваи с большим диаметром трубы (108–159мм) подходят для строительства кирпичных построек, бань из бруса, одноэтажных домов и двухэтажных каркасных построек. Назначение некоторых свай с типичными параметрами отражены в таблице:
Диаметр ствола, мм | Длина сваи, м | Диаметр винта, мм | Толщина стенки, мм | Несущая способность одной сваи, т | Назначение фундамента |
54, 76 | 1,5–4 | 150–200 | 2–3 | 0,8–2,5 | опоры для ограждений, беседок, террас |
54–89 | 2–3 | 150–200 | 2–3 | 2,5–4 | опорные стенки для борьбы с оползанием грунта |
89–108 | 1,5–4 | 200–250 | 3–4 | 2–7 | для уселения проблемных фундаментов |
89–108 | 2–4 | 200–250 | 3–4 | 4–7 | для усилия причалов |
89–114 | 2–4 | 200–300 | 3–5 | 4–8 | в качестве фундамента для деревянных, каркасных, кирпичных, щитовых домов, бань, хозблоков и других легковесных построек |
108–168 | 2–4 | 200–300 | 3,5–3 | 5–9 | в качестве опорных элементов для фундамента, усиленного ростверком |
Винтовые сваи с большим диаметром трубы (до 325мм) характеризуются высокими допустимыми нагрузками, что позволяет их использовать для строительства тяжелых конструкций, в том числе промышленных объектов.
Длину столба выбирают, зная глубину промерзания грунта. Для большинства российских регионов для почвы характерна точка промерзания, равная 1,5 м. Поэтому сваи длиной 2–2,5 м (с учетом высоты цоколя) считаются традиционными.
Как рассчитать количество свай для фундамента
Правильный расчет количества используемых свай нуждается в предварительной геодезической разведке. Прежде всего, необходимо рассчитать уровень промерзания грунта в зимний период, учитывая, что данный показатель отличается в разных регионах. Для прочной установки сваи ее нижний конец должен находиться ниже этого уровня.
А также необходимо выяснить степень плотности слоев грунта. Чем выше плотность, тем меньшую глубину сваи следует закладывать на этапе проектирования. К примеру, для полускальных и крупноблочных пород она будет минимальной (но не меньше 0,5 метра), а для песчаных и глинистых грунтов придется углубляться по максимуму.
1. Вычисление потенциальной предельной нагрузки на сваи
Перед началом расчета количества свай для фундамента следует выяснить несущую способность отдельной сваи. Общий вид формулы выглядит следующим образом:
В этом случае W является искомой фактической несущей силой, Q – расчетное значение несущей силы, рассчитанное для отдельной сваи по материалу, размерам и характеристикам грунта; k – дополнительный «коэффициент надежности», расширяющий эксплуатационный запас фундамента.
2. Вычисление расчетной нагрузки на сваи
Далее нам необходимо найти параметр Q, без которого расчет свайного фундамента невозможен. Расчетная нагрузка определяется по формуле:
Где S равно площади поперечного сечения лопастей сваи, а Ro – это показатель грунтового сопротивления на глубине размещения лопастей. Сопротивление грунта можно брать из готовой таблицы:
Таблица 2
Что касается «коэффициента надежности» условного фундамента, его величина может варьироваться в пределах 1,2-1,7. Логично, что чем меньше коэффициент, тем ниже себестоимость фундамента на этапе проектирования, поскольку для достижения заданного значения несущей силы не потребуется использования большого количества свай. Чтобы уменьшить коэффициент следует провести качественный и достоверный анализ грунта на стройплощадке, привлекая специалистов.
3. Расчет нагрузки от конструкции здания
На завершающем этапе проектирования свайного фундамента проводится расчет количества свай. Для этого потребуется просуммировать все элементы конструкции здания: от капитальных стен и перекрытий, до стропильной системы и кровли. Провести точное вычисление всех компонентов довольно сложно, поэтому рекомендуем воспользоваться одним из специализированных калькуляторов. И также в калькулятор расчета вносятся эксплуатационные нагрузки, включающие предметы интерьера, мебель, бытовую технику и даже проживающих в доме людей.
4. Подсчет требуемого количества свай
Перед тем как рассчитать количество задействованных свай нам нужно получить на предыдущих этапах две величины: совокупную массу здания (M) и несущую способность сваи (W) умноженную на «коэффициент надежности». Значение несущей способности можно взять из Таблицы 1. Итак, если масса равна 58 тонн, а скорректированная несущая способность сваи СВС-108 равна 3,9 тонн, то:
Как показал пример расчета, для дома весом в 58 тонн потребуется 15 свай марки СВС-180. Следует отметить, что это значение приблизительно и не учитывает правила точного распределения свай согласно СНиП:
- Первые должны быть установлены в точках пересечения несущих конструкций;
- Остальные монтируются равномерно между обозначенными углами;
- Минимальное расстояние между отдельными сваями 3 метра;
5. Глубина установки свай и расстояние между ними
Базовое значение глубины установки сваи рассчитывается исходя из глубины промерзания грунта в конкретно регионе, плюс 25 сантиметров. И также перед тем как рассчитать свайный фундамент, необходимо выяснить:
- Уровень прочности сваи по материалу и конструкции;
- Несущую способность грунта;
- Провести расчет осадки свайного фундамента, со временем возникающей под нагрузкой здания;
- Дополнительные параметры (температурный режим в течение года, объем осадков, нагрузки от ветра и др.).
Пример подсчёта потребности в сваях
Для примера расчёта возьмём одноэтажный дачный дом:
- с крышей из металлочерепицы;
- стены бревенчатые;
- перекрытия деревянные;
- размер 6 Х 6 м;
- без фундаментальной печи;
- высота стен 2,4 м.
Расчет:
- вес стен из бревна: 2,4 (высота) Х 24 (периметр) Х 600 = 34560;
- вес перекрытий: 36 (площадь) Х2 Х 100 = 7200;
- вес крыши: 54 (площадь) * 20 = 1080;
- полезная нагрузка: 100 Х 36 = 3600.
Сборный вес дома: 34560+7200+1080+3600=46440 кг.
Снеговую нагрузку определяем для севера нашей страны по номинальной массе снежного покрова 190 кг\м2. Отсюда расчет равен: 6х6х190=6840 кг.
Итоговый сборный вес: (46440+6840) Х 1,2 (запас) = 63936 кг.
Выбираем сваю самого популярного размера 89*300мм при её погружении на 2,5 м с несущей способностью 3,6 т, а сводный вес также переводим в тонны. 63,9 : 3,6 = 17,75 шт. — понадобится 18 штук винтовых свай.
Далее сваи распределяются по свайному полю с учётом первоочередной установки в углах, примыканиях и пересечениях. Количество буронабивных свай будет соответствовать расчёту количества свай винтовых при соблюдении аналогичных параметров.
Порядок вычислений
Всегда первый шаг в любой работе – это проектирование.
Для проведения расчетов можно использовать стандартизированную методику для винтовых свай, описанную в СНиП 2.02.03–85. В ее основе лежат данные по геодезическим исследованиям конкретного участка земли.
В них входят следующие сведения:
- описание рельефа участка;
- состав и плотность грунта;
- уровень залегания грунтовых вод;
- глубина промерзания почвы;
- посезонный уровень осадков в регионе застройки.
При помощи этих данных вычисляется количество винтовых свай для фундамента (К).
Для расчетов понадобятся такие показатели:
- общая нагрузка на фундамент (Р), представляющая собой сумму масс всех использованных материалов;
- коэффициент надежности (к), являющийся корректирующим показателем для значения общей нагрузки на сваи;
- несущая способность грунта – табличное значение;
- площадь пяты сваи, находящаяся в прямой зависимости от ее диаметра, – табличное значение;
- максимально допустимая нагрузка (S), показатель для одной сваи – табличное значение.
Коэффициент надежности (к) коррелирует с общим количеством свай и имеет соответствующие значения:
- к=1.4, если свай от 11 до 22 штук;
- к=1.65 – от 5 до 10 штук;
- к=1.75 – от 1 до 5 штук.
На каждую сваю ложится нагрузка, равная общей нагрузке, деленной на количество опор. Чем их меньше, тем сильнее нагрузка на одну сваю и тем быстрее она приходит в негодность, а вместе с ними весь фундамент и дом.
При помощи приведенной формулы, коэффициента для винтовых свай расчет нагрузок и дальнейшее строительство не сопряжено с особыми трудностями.
При окончательных расчетах необходимо распределить нагрузки под несущими конструкциями и критическими точками с излишним давлением на фундамент с учетом:
- типа свай (висячих или стоек);
- массы;
- значения кренового усилия.
Расчет свайного фундамента
Выяснить, сколько именно нужно винтовых свай для фундамента, можно только после суммирования будущих нагрузок. Ниже приведено подробное руководство. Но следует знать, что учитывать надо не только основные строительные конструкции, но и отделочные материалы. Значительным весом обладают дверные и оконные блоки, инженерные коммуникации. Надо добавить вес мебели, крупной бытовой техники, котельного и другого оборудования.
Итоговый результат зависит от типа покрытия кровли, дополнительного оборудования
Калькулятор расчета суммарной нагрузки, оказываемой на свайно-винтовой фундамент
Далее приведены примечания к программе расчета:
- Площадь перегородок и внешних стен можно подсчитать лично. Для этого используют имеющиеся чертежи. Более точными получатся данные, если вычесть площадь дверных и оконных блоков. Если этого не делать, прочность фундамента будет создана с запасом. На этом этапе в соответствующей графе калькулятора выбирают основной материал строительных конструкций.
- Сведения о площади этажей пригодятся для расчета массы перекрытий. Здесь также указывают материал с учетом армирования, других важных деталей из открывающегося в соответствующем пункте списка. Следует вычесть пустые участки для монтажа лестничных маршей.
- Далее выбирают тип кровельного покрытия. Если нет определенного варианта, отмечают материалы, близкие по весу. Так, например, покрытие рубероидом будет примерно равно по весу мягкой битумной кровле при одинаковом количестве слоев. Вес стропильной системы добавляется программой автоматически с учетом сделанного выбора.
- В холодную пору года значительный вес способна создать снеговая нагрузка. Для точности необходимо отметить угол наклона скатов по отношению к горизонтали.
Карта осадков, определяющая вес снегового покрова
- Указанные на рисунке данные (нагрузки в кг на м. кв.) заносить в калькулятор не надо. Достаточно указать зону, в которой будет построен объект недвижимости.
- Масса ростверка из дерева незначительна, поэтому ее учитываю при расчетах, увеличивая размеры соответствующих стен. Если для обвязки свайного фундамента применяют металлический швеллер, иные тяжелые материалы, требуется отдельное вычисление.
После проверки данных нажимают виртуальную клавишу подтверждения. Расчет выполняется быстро, без дополнительного вмешательства со стороны пользователя. Чтобы узнать, хватит ли прочности опор, полученное значение делят на несущую способность единичной детали (НС), которая вычислена заранее.
Допустим, что для каркасного дома получилось количество свай, равное 17. Это еще не итоговый результат. С помощью чертежа с контуром здания и стенами выполняют распределение опорных точек. Их устанавливают в местах сопряжения ограждающих конструкций, в углах. На прямых отрезках строительных конструкций устанавливают сваи с шагом не более 300 см.
Если расчет сделать с запасом, не понадобится усиление буроинъекционными технологиями «слабого» фундамента
Приведенный выше расчет используют для проектирования капитальных строений. Небольшие пристройки, заборы и другие легкие сооружения можно возводить на менее прочных основаниях. Но надо помнить, что понадобятся отдельные опоры под тяжелое технологическое оборудование. Аналогичное дополнительное укрепление устанавливают под колонну, удерживающую большой вес, другие ответственные элементы силового каркаса.
При сложном рельефе местности и на крутых склонах перепад высот может быть слишком большой. В некоторых случаях понадобятся сваи разной длины. Их ввинчивают так, чтобы остался запас от расчетной высоты от 30 до 60 см. Излишки помечают с применением нивелира, обрезают по одному уровню. Далее закрепляют оголовки, устанавливают ростверк в соответствии с выбранным вариантом.
Загородный дом на винтовых сваях
Watch this video on YouTube
Корректировка расчетного количества свай
В процессе расчета числа свай определяется их минимально допустимое количество. Но иногда может потребоваться корректировка результата в сторону увеличения: максимальное расстояние между винтовыми опорами не должно превышать 3 м.
Оно лимитируется прочностью ростверка. Так что принятое количество свай может быть больше расчетного.
Как видите, расчет фундамента из винтовых свай для дома – дело не совсем простое. Если у вас нет склонности к такого рода работе – воспользуйтесь услугами инженеров: для них это дело привычное.
Специалист выполнит расчет гораздо быстрее, ведь у него есть опыт, да и вся необходимая литература всегда под рукой.
Видео о расчете фундамента на винтовых сваях.
https://youtube.com/watch?v=UojUO_LGmA0rel%3D0%26amp%3Bcontrols%3D0%26amp%3Bshowinfo%3D0
- stroyday.ru
- k-dom74.ru
- fb.ru
- ks5.ru
Определение несущей характеристики
Если в строительстве фундамента используются винтовые сваи, расчет несущей способности просто необходим.
От этого зависит множество факторов, в том числе и срок службы всего здания в целом. Для того чтобы провести расчетные работы, следует знать значение сопротивления почвы, а также площадь лопасти, которая расположена на концах винтовой опоры. Но этих значений не хватит, необходимо дополнительно подсчитать число опор, которые будут устанавливаться под здание.
Чтобы получился более верный расчет, следует поделить несущий коэффициент на показатель надежности. Все расчеты и испытания на прочностьвписываются в проектную документацию. В соответствии с составленным планом строения, заранее рассчитанное количество свай равномерно расставляют по периметру всего фундамента.
Методы
Подготовка к проектированию начинается с геологических изысканий на участке. Результаты исследований дают возможность оценить несущую способность почвы и определить, какие пласты будут несущими.
Затем собираются суммарные нагрузки проектного сооружения. При этом учитываются не только вес стен, перекрытий и крови, но также масса снегового настила и эксплуатационные нагрузки (вес людей, мебели, оборудования). Полученные сведения позволяют определить несущую способность одного опорного элемента, а также выбрать тип и количество свай.
Определение осадки силовой конструкции послойным суммированием
Метод заключается в суммировании показателей на сжатие всех пластов грунта, на которые оказывает давление опорная конструкция. Для этого необходимо определить осадку каждого слоя по формуле:
где:
- Р – усредненное уплотняющее давление (берется из нормативной документации);
- m – коэффициент, отражающий степень сжимаемости почвенных масс (определяется в результате компрессионных испытаний);
- р – толщина исследуемого пласта.
Соответственно, суммарный показатель будет равен:
где:
- Е – модуль деформации пласта;
- β – коэффициент (принимается равным 0,8 согласно СНиП).
Полученные значения деформаций и осадок для свайного фундамента не должны превышать предельное значение совместной деформации основания и сооружения, установленные в СНиП 2.02.01-83.
Тип сооружения | Максимальная осадка, см |
Производственные и гражданские дома с монолитными перекрытиями | 10 |
Многоэтажные бескаркасные здания с несущими стенами из бетонных перекрытий | 12–18 |
Конструкции, в которых не возникают деформации от осадок | 20 |
Расчет основания по деформациям
Методика основана на проверке условия:
где:
- p — среднее давление под подошвой фундамента; – равномерно распределенная нагрузка на пол нулевого этажа (для промышленных зданий , для жилых помещений – 1,5 кПа, бытовых – 2,0 кПа);
- q – расчетное сопротивление грунта (берется из нормативной документации).
где:
- N – суммарные проектные нагрузки с учетом веса фундамента и грунта, лежащего на его уступах;
- Aф – площадь подошвы фундамента.
Строение винтовой сваи
Винтовая свая имеет четыре основных элемента:
- Тело сваи в виде трубы
- Наконечник, обеспечивающий легкое проникновения сваи в грунт
- Лопасть сваи, с помощью которой свая вворачивается в землю
- Оголовок, необходимый для обвязки свай
Конструкция винтовой сваи
Из этих элементов только сама труба, из которой изготовлена свая, а также лопасть имеют определяющее значение для сопротивления сваи нагрузкам. Труба выступает опорным столбом, на который давит здание, а лопасть образует дополнительную площадку, увеличивающую площадь соприкосновения сваи с грунтом. Тем самым лопасть уменьшает удельное давление на грунт.
Прочность трубы на сжатие
Почему в качестве опор для строительства выбираются металлоконструкции в виде трубы? Она имеет замкнутый контур, что придает опоре повышенную жесткость по сравнению с открытыми контурами швеллера или уголка. При равной массе металла конструкция трубы жестче, следовательно, расходы на трубные опоры оказываются ниже.
Существуют методики определения жесткости тех или иных труб, позволяющие выбрать их в качестве опор свайного фундамента.
В результате расчетов оптимальными для возведения фундаментов признаны трубы, выполненные из конструкционных марок стали, диаметром от 73 до 300 мм, с толщиной стенки от 4 мм для самых мелких труб. Чаще всего берутся рядовые трубы со сталью 20, как наиболее распространенные на рынке.
Большое значение имеет замкнутость и надежность контура трубы
Важно отметить, что для свай рекомендовано использовать только бесшовные трубы
Ростверк
Ростверк – элемент фундамента, необходимый для равномерного распределения нагрузки, оказываемой строением на фундамент. Для обеспечения надежности ростверка нужно рассчитать ряд параметров, при этом тип ростверка значения не имеет.
В расчеты входят:
- сила продавливания фундамента;
- сила продавливания, воздействующая на каждый угол отдельно;
- сила воздействия на изгиб.
Если используется высокий ростверк, вся нагрузка воздействует на сваи. Вертикальная нагрузка действует снизу, деформирующая нагрузка – сбоку. Такие расчеты очень сложны и требуют профессиональных знаний. Для расчетов необходимо воспользоваться стандартами индивидуального строительства.
Они определяют следующие нормы:
- соединяться опоры с ростверком могут двумя способами: жестким и свободным;
- глубина вхождения головы сваи в ростверк – минимум 10 см;
- расстояние между землей и ростверком – не менее 20 см;
- толщина ростверка не может быть меньше толщины стен и минимально равняется 40 см;
- ростверк должен иметь высоту более 30 см;
- ростверк укрепляется продольным и поперечным армированием с сечением прута от 10 до 12 мм.
Расчет ростверка
Важный показатель для строительства — количество свай в ростверке. Этот показатель напрямую влияет на способность конструкции правильно передавать нагрузку на основание и обеспечивать прочность фундамента.
Крепление ростверка к разным видам свай
Количество свай в ростверке находят по формуле:
где:
- dp — заглубление ростверка;
- N0I — максимальное значение суммы нагрузок от веса здания;
- Yk — коэффициент надежности;
- F — максимальная нагрузка на одну сваю;
- A — площадь ростверка;
- Ymt — усредненный вес ростверков и грунта на его обрезах.
Полученное в результате вычислений число округляется всегда в большую сторону до целого значения.
Сваи распределяют согласно правилам:
- В шахматном порядке, в два ряда или в одну линию с равными промежутками;
- Расстояние между соседними сваями не менее трех их диаметров;
- Минимальное расстояние от края ростверка до ближайшей сваи равно одному ее диаметру;
- При возникновении только вертикальных нагрузок сваи заглубляют в ростверк всего на 5–10 см, в иных случаях соединение делают более надежным и дополнительно рассчитывают.
При расчетах ростверков инженеры работают, основываясь на СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции».
Нагрузки на грунт
В конечном счете, давление от здания, передающееся на сваю, передается на грунт. Поэтому несущая способность сваи – это не только способность материала сваи выдержать те или иные нагрузки, а величина, связывающая как прочность самой сваи, так и прочность грунта.
Несущая нагрузка опоры в общепринятом смысле – это такое давление, которое выдерживает свая от элемента стоящего на ней здания без ее продвижения вглубь грунта. Другими словами – это способность опоры уравновешивать давление от веса здания и силу сопротивления грунта.
Существует несколько методов определения несущей способности сваи:
- Расчетный (теоретический)ДинамическийПробный
Теоретический метод основан на табличных данных СНиП 11-17-77. В них приведены примерные значения несущей способности той или иной сваи в зависимости от того или иного грунта.
Приведем алгоритм расчета несущей способности сваи. Геологические испытания грунта на участке позволяют определить сопротивляемость грунтов. Для этого нужно знать состав грунта на той глубине, на которую погружается свая.
Основные нагрузки на фундамент
Табличные данные, полученные опытным путем, дают возможность оценить сопротивляемость того или иного грунта, то есть его несущую способность.
Приведем некоторые табличные значения из данных по сопротивлению глиняных и песчаных грунтов, наиболее распространенных для возведения зданий (в кг/см2):
Глина – 4-6
Суглинки и супеси – 3-4
Пески средние – 15
Пески мелкие – 8
Пески пылеватые — 5
Насыпной грунт без уплотнения – 1
Насыпной грунт с уплотнением – 1.5
Особенности грунтов в расчете несущей способности свай
Сила F, с которой лопасть сваи давит на грунт, определяется по формуле:
F=S*Ro
S – площадь опоры, т.е. лопасти
Ro – прочностная характеристика грунта
Площадь опоры приблизительно берется равной площади лопасти, в проекции, без учета ее изгиба. Упрощенно для расчета площади берется радиус лопасти, а площадь круга высчитывается по известной формуле S=пR2.
Обычно для свай различных диаметров лопасти выполняются по одним стандартам, т.е ширина лопасти увеличивается с увеличением диаметра трубы. Общепринятые стандарты для лопастей:
- Для трубы 89 мм – 250 ммТрубы 108 мм – 300 ммТрубы 133 мм – 350 мм
Следует отметить, что с углублением плотность грунта возрастает, что также вносить изменения в расчеты.
Для упрощения расчетов можно воспользоваться следующей таблицей для наиболее распространенных свай с диаметром 89 и 108 мм с лопастью 300 мм:
Тип грунтаНесущая способность сваи при глубине залегания1,5 м2,0 м2,5 м3,0 мПолутвердая глина4,75,46,06,7Мягкая глина3,74,45,05,8Тугопластичне суглинки3,94,65,36,0Песок средний9,710,411,1Песок мелкий6,37,07,7Песок пылевидный4,95,66,3
Расчет ростверка
Расчет ростверка свайного фундамента выполняется примерно так же, как и вычисления для ленточного типа опорной части дома. Чтобы рассчитать ширину ленты потребуется воспользоваться формулой:
В = М/L*R, где
B — необходимая ширина ростверка;
М — масса дома (за вычетом массы свай);
L — длина ростверка;
R — несущая способность грунта (слоя у поверхности).
Этот расчет подойдет для ленты, расположенной непосредственно на земле или с небольшим заглублением. Для висячего ростверка расчет будет более сложным, выполнять его самостоятельно проблематично.
Армирование ростверка
Подобрав ширину ростверка буронабивного фундамента, необходимо грамотно его армировать. Можно использовать требования к стальным стержням из СП «63.133301.2012».
В качестве материала для армирования выбирают пруты класса А400 (Alll). Максимально допустимый диаметр рабочих прутов — 40 мм. Минимальные значения приведены в таблице.
Вид арматуры | Диаметр прутов | |
Продольная (рабочее) | длина стороны ростверка меньше 3м | общее сечение всего армирования = 0,001*В*H, где B— ширина ростверка, а H — высота. По площади сечения диаметр находят с помощью сортамента арматуры. Количество стержней принимается четным (одинаковое число сверху и снизу). Диаметр назначают не менее 10 мм |
длина стороны ростверка больше 3м | то же, но диаметр назначают не менее 12 мм. | |
Поперечное (горизонтальное) | 6 мм | |
Вертикальное при высоте ростверка меньше 80 см | 6 мм | |
Вертикальное при высоте ростверка больше 80 см | 8 мм |
Пример расчета свайного буронабивного фундамента
Исходные данные для расчета:
- одноэтажный кирпичный дом с мансардой, толщина стены 380 мм;
- размеры в плане 7 на 9 метров, внутренних несущих стен нет (только перегородки), высота этажа 3 м;
- кровля стропильная мансардная с покрытием из металлочерепицы;
- грунты на участке — полутвердая глина с коэффициентом пористости 0,6, залегает на 3 м, R = 72 т/м2, fin = 3,5 т/м2 (взято значение для глубины 1 м).
Сбор нагрузок удобнее выполнять в табличной форме. Необходимо не забывать коэффициенты по надежности.
Нагрузка | Величина, кг |
Наружные кирпичные стены 380 мм | (9 м(длина)*2 шт + 7 м (ширина)*2 шт)*4,5м(высота на первом этаже + на мансарде)*0,38 м*1800 кг/м3 (плотность кирпича)*1,2 (коэффициент) = 118200 кг |
Перегородки из гипсокартона без шумоизоляции высотой 2,7 м (от пола до потолка) | 30 м (длина на весь дом)*2,7 м (высота)*27,2 кг*1,2 = 2645 кг |
Железобетонные монолитные перекрытия толщиной 200 мм | 2шт (на 2 этажа) *7 м (ширина дома )*9 м (длина дома)*160 кг/м2 (средняя масса перекрытия на кв. м) *1,3 = 26210 кг |
Кровля | 7 м*9 м*60 кг (масса кв. метра кровли из металлочерепицы) *1,2 (коэффициент надежности) /соs30ᵒ (угол наклона ската) = 5215 кг |
Полезная нагрузка на перекрытия (2 шт., пол первого и пол второго этажей) | 2 шт *7 м*9 м*150 кг/м2 (нормативное значение для жилья) *1,2 = 22680 кг |
Снег (нормативное значение снеговой нагрузки взято для г. Москва) | 7м*9м*180 кг (нормативное значение) *1,4/cos30° = 13050 кг |
Ростверк предварительно принимаем шириной 0,4 м и высотой 0,5 м. Длина буронабивной сваи предварительно — 3 м, сечение диаметром 40 см, устанавливаются с шагом 1,5 м.
Количество свай = 32 м (L, длина ростверка)/1,5 м (шаг свай) +1 = 22 шт. (округляем до целых в меньшую сторону). S = 3,14*0,42/4 (формула площади через диаметр, см. ранее) = 0,126 м2.
Масса ростверка: 0,4м *0,5 м *32 м (длина) *2500 кг/м3 (плотность ж/б)* 1,3 (коэффициент) = 20800 кг.
Масса свай: 22 шт.*3 м *0,126 м2 *2500 кг/м3 *1,3 = 27030 кг.
Суммарная масса всего дома = 235830 кг = 236 т.
Нагрузка на погонный метр = Q = 236 т/32 м = 7,36 т/м.
Порядок расчета несущей способности винтовых свай
Определив площадь подошвы лепестка и несущую способность грунта, можно приступать к расчету несущей способности опоры. Для этого надо просто перемножить эти две величины.
Например, если площадь подошвы составила 706,5 кв. см (при диаметре 300 мм), а сопротивление грунта – 6 кг/кв. см, несущая способность сваи составит:
706,5 х 6 = 4200 кг
Однако вышеприведенный расчет не соответствует реальной картине по одной просто причине: в нем не учтен такой важный параметр, как запас прочности винтовой сваи.
Для получения более точного результата следует произведение площади лепестка и сопротивления грунта разделить на коэффициент запаса прочности.
Его значение зависит от количества свай, которые будут установлены в основание постройки и находится в диапазоне 1,4-1,75. При установке пяти свай коэффициент запаса равен 1,75, двадцати – 1,4. Промежуточные значения рассчитываются методом интерполяции.
Если опорная способность грунта определялась при помощи эталонной сваи, коэффициент запаса следует принимать равным 1,25. При полноценном исследовании с привлечением лабораторий он будет равен 1,2.
То есть несущая способность сваи с диаметром лопасти в 300 мм на глине с учетом коэффициента запаса составит 4200/1,2 = 3500 кг.