Как рассчитать несущую способность сваи по материалу

Фундамент капитального строения — залог надежности. Траты на строительство дома могут быть запредельными. Но сократить расходы можно. Рекомендуется использовать свайный фундамент. Не потребуется спецтехника. Можно справиться собственноручно.

Основные сведения о грунтах

Тип грунта основания Крупнообломочный с песчаным заполнителем и песок, кроме мелкого и пылеватогоПесок мелкийПесок пылеватый: маловлажный и влажныйПесок пылеватый: насыщенный водойГлинистый, а также крупнообломочный с глинистым заполнителем при IL<=0,25Глинистый, а также крупнообломочный с глинистым заполнителем при 0,25<=IL<=0,5Глинистый, а также крупнообломочный с глинистым заполнителем при IL>0,5

Прочностные характеристики грунта определены непосредственными испытаниями

Прочностные характеристики грунта приняты по таблицам приложения Б СП (Актуализированная редакция СНиП *)

Расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента [cII], кПа кПа

Угол внутреннего трения грунта основания [φII], ° °

Осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента [γII], кН/м3 кН/м3

Осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше подошвы фундамента [γ’II], кН/м3 кН/м3

Причины для проверки длины и сплошности свай

Теоретический расчет длины сваи, обладающей необходимой несущей способностью с учетом веса здания или сооружения, производится в процессе разработки проекта. Инженеры-проектировщики крайне редко делают неверный расчет (практически никогда). Шансы допустить фатальную ошибку в процессе строительства на порядок больше. Проконтролировать и выяснить реальное положение дел со свайным фундаментом помогает измеритель длины свай. В некоторых случаях проверка необходима:

  1. Строительство находится на стадии нулевого цикла. Исполнительной документации по обустройству свайного поля нет. При этом оголовки срублены или находятся под ростверками. Определить глубину фактического погружения в данном случае невозможно, даже если известна предусмотренная проектом длина свай по ГОСТ.
  2. Существует подозрение на нарушение технологии обустройства буронабивных свай. Возможных технологических ошибок достаточно – от прерывания подачи бетонной смеси до некорректной виброусадки. В этом случае необходим контроль сплошности.
  3. Планируется реконструкция существующего здания с увеличением нагрузки на грунт, а проектная либо исполнительная документация на свайный фундамент отсутствует. В этом случае невозможно выполнить расчет необходимого усиления несущей способности фундамента по причине отсутствия исходных данных.

Для изделий из категории готовых ЖБИ достаточно определения глубины погружения, в то время как для буронабивных вариантов также необходимо проводить испытание на сплошность.

Зачем нужно использовать расчет свайного фундамента

Эскиз с указанием параметров необходимых при расчете

Учитывая, что сваи в фундаментах – это обычные точки опоры, которые отвечают за равномерный перенос всего объема нагрузок, со стороны здания и грунта через подошву на прочные слои почвы, они подбираются только после расчета ростверка. К примеру, максимально допустимые размеры, толщина, конструкция, прочие параметры.

Также на выбор диаметра используемых в строительстве свай влияют факторы, связанные с типом грунта, которые также учитываются в расчетах. Расчет свайного фундамента нужен для некоторых удобств:

  1. Получится сделать расширенный проект свайного основания с учетом мест установки опор, а также расстояния между ними.
  2. Можно существенно экономить на объеме используемых строительных материалов, подобрав оптимальный тип опоры.
  3. Расчет предусматривает выбор оптимальной по диаметру опоры, ее длины и габаритов, а также подбор типа подошвы.

Также можно сразу определить, подойдут винтовые сваи для данного типа строительства или нужно использовать набивные или иные типы свай.

Что такое свайно-забивной фундамент

Свайно-забивной фундамент представляет собой опорную конструкцию, состоящую из системы вертикальных опор, погруженных в грунт до появления контакта с плотными слоями.

Принципиальным отличием этого вида является способ погружения свай в грунт.

На инженерном языке это называется «вдавливание», а на практике производится забивание опор с помощью специальных машин — строительных копров. Особенностью забивного метода стал максимально плотный контакт опор с грунтом и большая глубина погружения — от 3 до 25 м.

Для обеспечения прохода сквозь слои грунта нижний конц сваи заострен, что отличает их от буронабивных вариантов опор, которые часто имеют утолщение в нижней части для образования бетонной подушки.

Что такое свайно-забивной фундамент

Современные виды свай имеют высокие показатели прочности и надежности. Они позволяют образовать свайное поле, способное выдерживать вес больших и тяжелых зданий без опасности проседаний или деформаций опорной системы.

Что такое свайно-забивной фундамент
Что такое свайно-забивной фундамент

Что такое свайно-забивной фундамент
Что такое свайно-забивной фундамент

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.

Пример подсчёта потребности в сваях

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.

Для расчёта нагрузок, подбора оптимальных параметров свай и их количества, а также расчёта ростверка, разработаны специальные компьютерные программы, например, StatPile и GeoPile, облегчающие и упрощающие задачу по устройству фундаментов.

Допустимые нагрузки на винтовые сваи

Несущие характеристики свай зависят от габаритов, характеристик почвы. При проектировании выполняется геологическое исследование грунта. Учитывается климат местности.

Расстояние между опорами — 1,5-2 метра.

Среднее значение эксплуатационной нагрузки на опору в зависимости от типа грунта:

  • твердая глина — 4 – 6,2 т;
  • мягкая глина — 3,7-6 т;
  • песчаник — 4-6 т;
  • средние пески — 9-11 т;
  • суглинки — 4,5-7 т.

Важное строительное правило: не допускайте достижения нагрузки до максимально допустимого значения. Определение поведения будущего основания свайного типа в условиях эксплуатации выполняется испытанием эталонной сваи. Работы производят специалисты.

Чтобы создать надежное капитальное строение, требуются правильные расчеты, качественный сертифицированный материал. Необходимо следовать строительным нормативам, технологии выполнения работ.

Читайте также:  (+61 фото) Как сделать отмостки вокруг дома своими руками

Средняя оценка оценок более 0 Поделиться ссылкойКомментарии Коментариев пока нет, но вы могли бы быть первым…

Сопротивление грунта

Расчет несущей способности свайно-винтового фундамента основывается на несущей способности грунта, которая определяется после геологических изысканий на строительной площадке. В процессе полевых работ выясняется состав почвенных слоев, лабораторные же исследования дают полную картину их физико-механических характеристик и химических свойств грунтовых вод, на основании чего составляется отчет.

Для малоэтажных домов, не подпадающих под обязательную государственную приемку, допускается предпроектную подготовку не проводить.

В этом случае изыскания выполняют самостоятельно, а при расчетах пользуются готовыми таблицами, в которых имеются средние показатели расчетного сопротивления грунтов, зависящие от их типа. Для этого на площадке высверливают скважину с помощью строительного или обычного садового бура. Ее глубина должна быть ниже уровня промерзания грунта, характерного для региона строительства. При выемке грунта учитывается:

  • состав почвенных пластов и их толщина;
  • степень влажности;
  • наличие подземных вод.

Существуют таблицы, помогающие выяснить по типу грунта его сопротивление и устанавливающие несущую способность винтовых свай для определенного размера. Для примера приведем готовый расчет для свай диаметром 89мм, имеющих лопасти – 300мм, при их заглублении на 1,5-3м.

Тип грунта

Узнать, из какого грунта состоит слой, можно самостоятельно, не прибегая к помощи специалистов. Песок каждому известен с детства – при растирании между ладоней он рассыпается. Песчинки видны невооруженным глазом, а градация песка производится по их размеру:

  • от 2,5 до 5мм – крупный;
  • от 1,5 до 2,5мм – средний;
  • от 1 до 1,5мм – мелкий;
  • до 1мм – пылеватый.

Супесь и суглинок являются смесью песка с разными пропорциями глины. В первом случае грунт относится к малопластичным, а второй – к более пластичным. При скатывании комочка из супеси, на ладонях ощущается присутствие песчинок, но шарик сразу же разрушается при легком надавливании на него. Сформованный руками комок суглинка при нажатии сплющивается в лепешку, края которой получаются рваными.

Глина отличается высокой пластичностью и напоминает пластилин. Скатанный шарик меняет свою форму без появления трещин. Следует понимать, что глинистые грунты подвержены пучению.

Лесс представляет собой мягкопластичную известковую породу светло-желтых и палевых оттенков. Его пористость видна невооруженным взглядом. Он малораспространен на территории России.

Влажность грунта определяется визуально после просверливания в нем вертикальной скважины. Если через какое-то время в ней не появится вода, то можно считать, что грунт сухой, и наоборот. Степень влагонасыщенности устанавливается по быстроте наполнения отверстия жидкой средой.

Как рассчитывается несущая способность сваи

Несущая способность свай – это способность строительной конструкции уравновешивать нагрузку от веса строения и сопротивление грунта. Расчёт сопротивления опоры этим двум силам даёт определение несущей способности сваи. Когда опорные стержни в одном фундаменте расположены на отдалённом расстоянии друг от друга, несущая способность опорного стержня используется полностью. Современные методы расчётов определают нужное количество опорных стержней с оптимальной точностью.

Как рассчитывается несущая способность сваи

Технология использования буронабивных свай

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

Читайте также:  Выбор арматуры для ленточного фундамента, расчет и правила армирования

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

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

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

Расчет по формуле

Несущая способность сваи по грунту, которая влияет на оказываемую нагрузку, зависит от характеристик материала, из которого она изготавливалась и прочностных параметров почвы. Для подсчетов выбирается минимальный показатель, так как он иногда увеличивается.

Несущая способность сваи вычисляется по следующей формуле: P=ko*Rn*F+U*kp*Fin*Li, где P – непосредственно несущая способность; ko– показатель однородности почвы; Rn– возможное сопротивление почвы относительно фундамента; F -площадь базиса на сваях, см²; U – периметр участка, м; kp– рабочий коэффициент; Fin-допустимое сопротивление почвы по бокам используемых свай; Li– толщина грунта, который соседствует с боковой поверхностью столба, м.

Все необходимые данные грунтов нужно искать в приложениях СНиП в предназначенном для этого разделе. Если грунт является многослойным, то возможности сопротивление поверхности высчитываются для каждого слоя по отдельности, после чего показатели складываются воедино. Также при подсчете существующей несущей способности к давлению понадобится добавлять массу самих свай и ростверка.

После того как несущая способность свай была рассчитана, вычисляется их необходимое количество для создания базиса постройки. Необходимо учитывать, что самым большим интервалом между сваями является отметка в 2 м, а самым маленьким – сумма 3-х диаметров скважин.

Таблица несущей способности буронабивной сваи позволяет упростить процедуру расчетов.

Когда все необходимые исчисления проведены, осуществляется заливка.

Бетон для этого изготавливается прямо на участке, где проводятся строительные работы, что позволяет сэкономить на доставке. Можно использовать различные марки раствора, но необходимо следить за его качеством и сроком годности. Если будет применен некачественный бетон, это существенно повлияет на срок службы здания.

Как видно из статьи, соорудить свайный фундамент своими силами довольно трудно, но возможно. Основной процедурой является расчет несущей способности столбов.

Если все подсчеты будут выполнены правильно, то и результат будет на высоком уровне, а постройка прослужит большое количество времени. Существуют специальные таблицы, в которых уже собраны многие данные. С помощью них можно пропустить трудоемкий процесс сбора большого количества данных для подсчетов.

В силу некоторых особенностей земельных участков (проблемная структура грунта, наличие уклона или плотность возведения сооружений) при строительстве не всегда есть возможность поставить фундамент желаемого типа. В таких случаях оптимальный вариант – буронабивной фундамент с ростверком, который становится все популярнее благодаря многим его преимуществам.

Cхема буронабивных свай.