Армирование ростверков свайных фундаментов

Использование свай целесообразно в том случае, когда верхние слои грунта по разным причинам не могут являться естественным основанием, для опирания на них фундаментов от зданий.

Расчет количества винтовых свай с помощью калькулятора

  1. Укажите длину сторон вашего строения, выбрав по форме от 3-х до 15-ти метров.
  2. Укажите тип строения – дом, гараж, бытовое сооружение и пр.
  3. Укажите «этажность», если появляются соответствующие графы. Заполняя графы, обратите внимание на то, что дом с мансардой будет считаться полутора этажным строением.
  4. Выбирайте материал вашего строения.
  5. Укажите тип грунта на участке.
  6. Укажите количество углов планируемого дома.
  7. Укажите высоту цокольного этажа из предложенных вариантов.
  8. Отметьте, собираете ли вы устанавливать камин/печку.
  9. Кликнете «Рассчитать».
Расчет количества винтовых свай с помощью калькулятора

Через несколько секунд появится результат подсчета необходимого количества свай для вашего объекта.

Рассмотрим пример

Расчет количества винтовых свай с помощью калькулятора

Имеется торфяной участок с глубиной торфа 3 метра. Вы решили построить деревянный дом (брус 150х150), площадью 10 на 10 метров. Дом планируется оригинальной формой с девятью углами и мансардой. На высоте 50 см над землей будет расположен пол. Чтобы зимой вам было тепло, было решение установить в доме камин.

После того, как были внесены все данные, калькулятор подсчета количества винтовых свай выдал нам результат – 32 сваи, диаметром 108 мм и длиной в 4,5 метра.

Расчет количества винтовых свай с помощью калькулятора

Конечно, данный расчет является предварительным. Он служит ориентиром при планировании бюджета и дальнейшего заказа. Для более точного результата необходим выезд специалиста на объект для детального осмотра участка под планируемую застройку, где будут учтены все факторы.

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.

Конкретные цифры для расчётов

Стены :

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

Крыши с учётом стропильной системы:

  • 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.

Снеговая и ветровая нагрузки подсчитываются с учётом средних региональных показателей с поправочными коэффициентами. Средняя эксплуатационная (полезная) нагрузка с учётом веса людей, оборудования, техники, мебели, домашней утвари — 100 кг\м2. После сведения веса необходимо применить к результату коэффициент запаса 1,2.

Расчет расстояния между сваями и глубины их погружения в свайном фундаменте

Глубина погружения свай рассчитывается исходя из вида и сложности грунта. Нижняя часть опоры должна находиться на 20-30 см ниже нормативной глубины промерзания определенного вида грунта в регионе проживания. К примеру, глубина промерзания для Санкт-Петербурга, по отчетам геологов, для глин и суглинков 1,4 м. Для возведения фундамента потребуется сваи размером не менее 140 + 20 = 160 см. Так как земля под домом прогревается, эту цифру можно уменьшить на 10-20%.

Для определения требуемого количества свай и расстояния между ними руководствуются СНиП № и ГОСТ 27751, в которых перечислены основные требования, предъявляемые при возведении свайных фундаментов. При этом в расчет берутся следующие характеристики:

  • прочность материала свай и ростверка;
  • несущая способность грунта (при этом учитывается уплотнение при установке опоры);
  • при наличии значительных перепадов рельефа – несущая способность основания (пяты) опоры;
  • степень усадки сваи при вертикальной нагрузке.

Определение необходимого числа свай п в свайном фундаменте, размещение их в плане, определение ширины bp и высоты hp ростверка.

Необходимое число свай n на один погонный метр длины ленточного фундамента определяем по формуле:

Читайте также:  Закрывать ли продухи в фундаменте на зиму

d2 — осредненная грузовая площадь вокруг сваи, с которой передается нагрузка от собственного веса ростверка, надростверковой конструкции и грунтовой пригрузки на ростверке.

d = 0,35м — сторона сваи;

h = 3,2 м — высота ростверка и надростверковой конструкции, нагрузка от которых не вошла в расчет при определении ;

γср = 20 кН/м3 — средний удельный вес грунта и бетона над подошвой ростверка.

Определение расстояния а между осями свай:

Сваи в составе фундамента должны размещаться на расстоянии, равном (3… 6) d между их осями. Очевидно, что наиболее экономичным был бы ростверк с однорядным расположением свай при расстоянии а между их осями, равном 3d=0,9 м. Но, так как полученное значение а=0,45 м < 0,9 м, приходится принимать двухрядное расположение свай, с тем, чтобы расстояние между соседними сваями одного и другого рядов составляло 3d=0,9 м, а по длине ростверка 0,45 м. При этом расстояние СР между рядами свай определяется из треугольника abc

Расстояние от внешней грани вертикально нагруженной сваи до края

ростверка принимается равным 0,2d + 5 см при двух рядном (d — в см), но не менее 10 см. Исходя из этого, получаем ширину ростверка

,2d + 5см = 0,2·35 + 5 = 12см.=1,01+2·0,15+2*0,12=1,55 м.

Ширина стены подвала составляет 40 см поэтому окончательно принимается ширина ростверка1,6м, высота 0,5 м.

Высота ростверка ленточного фундамента должна определяться из условия продавливания его сваей. Но т.к. свая полностью расположена под стеной подвала, то продавливание ростверка сваей исключается. Поэтому из конструктивных соображений и практики строительства оставляем hр = 0,5м.

Полученные размеры ростверка составляют: ширина 1,6 м, высота 0,5 м.

Расчёт осадки ленточного фундамента

Кроме метода послойного суммирования существуют различные методики определения величины проседания здания. При условиях отдельно стоящего строения с учётом сопротивления грунтового основания и других сил, только использование метода послойного суммирования будет наиболее верным расчётом.

Способ основан на создании эпюр напряжений в многослойной почве по каждой вертикальной оси.

Схемы расчётов по методу сложения усадки слоёв почвы

Определение осадки ленточного фундамента производится с целью, чтобы:

  • определить величину просадку монолитной ленты с присоединёнными другими основаниями;
  • выполнить точный расчёт осадки основания здания, возведённого из разных материалов;
  • определить осадочный характер и физические свойства основания здания, которые связаны с изменением показателя деформации по мере увеличения глубины заложения фундамента.

Данная методика расчета определяет показатели основания по каждому сочетанию вертикальных осей, без учёта угловых переменных, используя периферийные значения и центральный показатель. Сделать это возможно при залегании по периметру основания строения равномерных структурных слоёв почвы.

Схема построения графика напряжений по группам вертикальных осей

Обозначения по СНиП :

  • S — показатель осадки;
  • zn – средняя величина напряжения вдоль вертикальной оси в слое «n»;
  • hn, En – толщина сжатия и индекс деформации слоя «n»;
  • n – удельная масса почвы в «n»;
  • hn — высота слоя «n»;
  • b = 0,8 – постоянный коэффициент.

Ширина ленточного монолитного фундамента – 1200 мм (b), глубина заложения составит 1800 мм (d).

Пример определения величины осадки ленточного фундамента

Общая нагрузка от веса здания на почву составит 285000 кгм−1с−2. По каждому слою отмечают такие значения:

  1. Верхний слой — сухая почва (песок мелкой фракции, с показателями пористости e1 = 0,65; плотностью y1 = 18,70 кН/м³, индексом сжатия Е1 = 14400000 кгм−1с−2).
  2. Средний слой – мокрый крупный песок с соответствующими показателями: e2= 0,60, γ2 = 19,20 кН/м³; Е2 = 18600000 кгм−1с−2.
  3. Нижний слой грунта – суглинок с соответствующими значениями: e3 = 0,180; y3 = 18,50 кН/м³; Е3 = 15300000 кгм−1с−2.

Слои залегания грунта с различными показателями усадки

Расчёт осадки ленточного фундамента

Результаты исследований грунта взяты в местном геолого-геодезическом управлении. Грунтовые воды на территории застройки находятся на расстоянии от поверхности земли 3800 мм. глубина залегания грунтовых вод такой величины не имеет значения даже для заглубленного фундамента здания. В этом случае воздействие грунтовых вод на осадку здания считают мизерным, то есть практически никаким.

Метод послойного суммирования базируется на исследовании всех эпюр напряжений в грунтовом массиве вдоль вертикальных осей.

Для нанесения графика эпюр и расчета критических нагрузок на грунт производят действия согласно СНиП

В результате получают следующие показатели по каждому слою почвы: S1 = 11,5 мм; S2 = 13,7мм;  S3 = 1,6 мм.

Суммарное проседание основания здания составит:

S = S1 + S2 + S3 = 11,5 + 13,7 + 1,6 = 26,8 мм.

Сравнивая полученные результаты с определёнными нормативами СНиП, делают вывод, что величина осадки не превышает предельных норм.

Расчёт осадки свайного основания

Определяют осадки свайного фундамента методом послойного суммирования.

Вид свайного основания здания

Полный расчёт осадки свайного основания выполняется проектной организацией на протяжении от нескольких дней до 2-х недель. Проектировщики пользуются специальными компьютерными программами. Человеку, не имеющему специального образования, сделать это самостоятельно практически невозможно.

Произвести расчёт осадки свайного основания небольшого частного дома можно упрощённым способом, что под силу каждому застройщику.

Читайте также:  Как рассчитать необходимое количество блоков ФБС для фундамента?

Используя схемы расположения различных видов свай и расчётных формул, указанных в СП , можно определить как величину осадки одиночной сваи, так и степень проседания всего свайного поля.

Применяют различные методики определения величин осадки разных типов фундаментов, в основном, для крупных объектов промышленного и гражданского назначения.

Несущая способность буронабивной сваи

Буронабивные сваи — конструкции, обладающие наибольшими несущими характеристиками среди всех видов свай.

Это сваи, сформированные в результате заполнения бетоном предварительно пробуренной скважины, они укреплены арматурным каркасом и, как правило, обладают уширенной опорной пятой, которая способствует равномерному распределению оказываемой на почву нагрузки.

Несущая способность буронабивной сваи

Рис. 1.4: Этапы создания буронабивных свай Расчет несущих свойств буронабивных свай выполняется по формуле: Fdu = R×A+u×∫ ycf ×Fi×Hi, в которой:

  • R — нормативное сопротивление почвы под опорной пятой сваи;
  • А — площадь опорной пяты;
  • u — периметр сечения свайного столба;
  • Ycf — коэфф. условий работы грунта на боковой стенке столба (=1);
  • Fi — среднее сопротивление боковой поверхности опорной пяты;
  • Hi — толщина слоев почвы контактирующих с боковой стенкой свайного столба.
  • R, Fi и Hi — это нормативные данные, которые вы можете взять из нижеприведенных таблиц.
Несущая способность буронабивной сваи

Таблица 1.2: Расчетные сопротивления на боковых стенка свай (Fi)

Несущая способность буронабивной сваи

Таблица 1.3: Расчетная толщина слоев почвы контактирующей с боковыми стенками сваи (Hi)

Таблица 1.4: Сопротивление разных типов грунтов под опорной подошвой сваи (R)

Несущая способность буронабивной сваи

Увидеть усредненные показатели несущих характеристик буронабивных свай вы можете в нижеприведенной таблице.

Таблица 1.5: Несущая способность буронабивных свай

Несущая способность буронабивной сваи

Определение осадки свайного фундамента, расчет осадки свайного фундамента

Статья расскажет о том, что такое осадка свайного фундамента, какие факторы на нее влияют, а также о том, как выполняется расчет осадки свайного фундамента.

Осадка свайного фундамента – это изменение уровня размещения свай в грунте, возникающее в процессе их эксплуатации.

Как правило, причиной осадки становятся ошибки в расчетах устойчивости фундамента к нагрузкам, допущенные на стадии проектирования. В результате в основании используются сваи с некорректными конструктивными параметрами: недостаточной длины или сечения (если речь идет о железобетонных конструкциях), с недостаточным диаметром или количеством лопастей (в случае с винтовыми конструкциями) и т.п.

Осадка может возникать под действием следующих факторов:

недостаточная несущая способность грунта;

излишние нагрузки на фундамент от массы здания, снегового и ветрового давления, эксплуатационных воздействий.

1. Расчет осадки свайно-винтового фундамента

Расчеты по деформациям свайного фундамента сводятся к определению осадки всего фундамента и отдельной сваи.

При расчете осадок группы свай необходимо учитывать их взаимное влияние. Данный расчет является весьма сложным, и задача решается с помощью трехмерного численного моделирования условного фундамента как анизотропного массива с учетом его конечной жесткости на сдвиг по вертикальным плоскостям.

Расчет осадки одиночных свай, прорезающих слой грунта, рассматривают как линейно-деформируемое полупространство, характеризуемое модулем сдвига G2 и коэффициентом Пуассона v2. При выполнении условии l/d > G1l/G2d > 1 (где l – длина сваи, м, d – наружный диаметр поперечного сечения ствола, м) осадку для винтовой сваи считают как для одиночной сваи с уширением пяты или сваи-стойки.

1.1. Расчет осадки одиночной сваи

Согласно СП «Свайные фундаменты» расчет осадки одиночных свай, прорезающих слой грунта с модулем сдвига G1, МПа, коэффициентом Пуассона v1 и опирающихся на грунт, рассматриваемый как линейно-деформируемое полупространство, характеризуемое модулем сдвига G2 и коэффициентом Пуассона v2, допускается производить при выполнении требований подраздела 7.2 и при условии l/d>5; G1l/G2d>1 (где l – длина сваи, м, d – наружный диаметр поперечного сечения ствола, м) по формуле:

, ()

db – диаметр уширения сваи;

N – вертикальная нагрузка, передаваемая на сваю, МН;

EA – жесткость ствола сваи на сжатие, МН;

A – площадь поперечного сечения сваи;

v – коэффициент Пуассона.

Коэффициент Пуассона для грунта (коэффициент поперечного расширения или коэффициент поперечной деформации или Poisson’s ratio) – это показатель деформируемости грунта, характеризующий отношение поперечных и продольных деформаций грунта (то есть отношение относительных поперечных деформаций к относительным продольным деформациям грунта).

При отсутствии экспериментальных данных, значения коэффициента Пуассона можно принять по п.5.4.7.5 ГОСТ 12248-96:

для крупнообломочных грунтов равен 0,27;

для песка составляет от 0,30 до 0,35 (в зависимости от плотности);

для супеси составляет от 0,30 до 0,35 (в зависимости от плотности);

для суглинков составляет от 0,35 до 0,37 (в зависимости от плотности);

для твердой глины (при показателе текучести IL =0) составляет от 0,20 до 0,30 (в зависимости от плотности);

для полутвердой глины (при показателе текучести IL от 0 до 0,25) составляет от 0,30 до 0,38 (в зависимости от плотности);

для тугопластичной глины (при показателе текучести IL от 0,25 до 0,5) составляет от 0,38 до 0,45 (в зависимости от плотности);

для мягкопластичной глины (при показателе текучести IL от 0,5 до 0,75) составляет от 0,38 до 0,45 (в зависимости от плотности);

для текучепластичной глины (при показателе текучести IL от 0,75 до 1) составляет от 0,38 до 0,45 (в зависимости от плотности).

Читайте также:  Глубина фундамента под гараж из керамзитобетонных блоков

Меньшие значения коэффициента Пуассона необходимо применять при большей плотности грунта.

G – модуль сдвига, Мпа. Модулем сдвига называется характеристика деформируемости, определяемая отношением приложенного к грунту касательного напряжения к углу сдвига. Этот показатель используется при расчете устойчивости сооружений и массивов грунтов, давления грунтов на ограждения и подземные сооружения, при расчете осадок под свайными фундаментами.

Характеристики G1 и v1 принимаются осредненными для всех слоев грунта в пределах глубины погружения сваи, a G2 и v2 – в пределах 0,5 l, т.е. на глубинах от l до 1,5l от верха свай, при условии, что под нижними концами свай отсутствуют глинистые грунты текучей консистенции, органоминеральные и органические грунты.

Модуль сдвига грунта G = E / 2(1+v) допускается принимать равным 0,4E, а коэффициент kv равным 2,0 (где E – модуль общей деформации).

Таким образом, расчет осадки свайного фундамента – достаточно сложная процедура, которая требует применения специальных знаний. Пренебрежение же данными расчетами может привести к негативным последствиям в процессе эксплуатации здания/сооружения.

Что такое осадка свайного фундамента

Определение осадки – это расчет по деформациям (предельным состояниям) грунта. Оптимум – S ≤ Su, где Su – предельная осадка, S – расчетная.

Что такое осадка свайного фундамента
Что такое осадка свайного фундамента

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.

Что такое осадка свайного фундамента
Что такое осадка свайного фундамента

Сваи создают нагрузку на грунт во всех направлениях, своей боковой поверхностью и нижними концами. На расчет нагрузок влияют следующие факторы:

Что такое осадка свайного фундамента
Что такое осадка свайного фундамента
  • Свойства грунта, его сжимаемость, степень уплотнения.
  • Длина свай.
  • Количество.
  • Расстояние между сваями.
Что такое осадка свайного фундамента
Что такое осадка свайного фундамента

При определении осадки принимается ряд допущений, облегчающих расчет, но снижающих его точность.

Что такое осадка свайного фундамента
Что такое осадка свайного фундамента

Расчет количества свай для фундамента

Надежность возведенного строения во многом зависит от правильного расчета количества опор и расстояния между ними, так как они принимают на себя основную нагрузку и распределяют ее. При проведении расчетов необходимо учитывать:

Считаем количество свай

Расчет количества свай для фундамента
  • Примерную массу конструкции, включая пол, стены, перекрытия и облицовку.
  • Полезную нагрузку от мебели, приборов и жильцов. Чаще всего этот параметр имеет постоянную величину: для многоэтажных конструкций — 200 кг/м2, для жилых одноэтажных домов — 150 кг/м2.
  • Нагрузка от снежного покрова в зимнее время. Это значение также имеет постоянность, в большинстве регионов оно составляет 180 кг/м2.
  • Коэффициент запаса, который в большинстве случаев равен 1,1 (очень редко применяется коэффициент 1,2).

К примеру, нужно рассчитать количество свай и шаг между ними для строения высотой в один этаж и размером 6*8 метров:

  • Определяем вес конструкции, для примера можно взять 29500 кг.
  • Высчитываем общую полезную нагрузку, для этого значение, указанное на 1 кв.м., умножаем на площадь дома: 6*8*150=7200 кг.
  • Узнаем величину снеговой нагрузки с учетом площади дома: 6*8*180=8640 кг.
  • Определяем общую нагрузку на основание, для этого суммируем нагрузку конструкции, полезную и снеговую нагрузку: 29500+7200+8640=45340 кг.
  • Полученное значение необходимо умножить на коэффициент запаса 1,1: 45340*1,1=49874 кг.
  • Принимая во внимание, что в среднем одна свая способна выдержать нагрузку около 2000 кг, определяем необходимое количество свай. Для этого достаточно разделить значение общей нагрузки с учетом коэффициента надежности на возможную нагрузку на одну сваю: 49874:2000=24,937.

Считаем шаги между сваями

Расчет количества свай для фундамента

При округлении этого числа получаем, что для одноэтажного дома площадью 48 кв.м. необходимо 25 свай. К этому количеству нужно прибавить сваи, которые будут поддерживать половые лаги внутри фундамента.

Шаг между опорами свайного фундамента определяется в размере 1,2-1,5 метра.

История появления забивных свай

Свайные фундаменты используются в строительстве на протяжении нескольких веков. Наиболее широкое применение они получили в конце 19 века — именно тогда появился железобетон. Примерно в это же время были созданы первые копровые установки с паровыми молотами для погружения. По мере развития этой отрасли наряду с молотами начали использовать технику вдавливания, вибрацию и комбинированные варианты.

В начале 20 века из-за экономии сваи использовали только при глубине залегания прочных грунтов от 5-6 метров. Сегодня их применяют при глубине от 3 метров. Изменилось и само оборудование. Сейчас в погружении задействована высокопроизводительная техника, в том числе и для работы под водой, есть молот с массой 100 тонн и более.

До недавнего времени в России чаще использовалась зарубежная спецтехника. Процесс был более дорогостоящим и долгим. В настоящее время у нас есть современное отечественное оборудование, не уступающее по качеству зарубежному.

Особенности производства железобетонных свай

При создании свай используют тяжёлый бетон с водопроницаемостью не меньше W6 и морозостойкостью выше F150. Они могут быть с квадратным сечением, с одним заострённым концом и укреплённые арматурой. У ж/б опор существует несколько стандартных размеров. Наиболее распространены для частного домостроения:

  • сечение 15х15 и длина до 3-4 метров;
  • 20х20 и длина до 3-4 м.

Сваи могут быть сечением до 40х40 и длиной до 16 м.

Элементы могут быть составными, что увеличивает их длину.