Расчет ростверка на продавливание

Ростверк – ключевой составной элемент свайно-винтового фундамента, который объединяет отдельно стоящий стволы в монолитную систему и способствует равномерному распределению нагрузки, передающейся от веса здания на грунт.

внимание!

Совет эксперта! В отличие от определения количества свай, расчет ростверка должен выполняться исключительно специалистами занимающимися проектированиям фундаментов, поскольку самостоятельно учесть все факторы, влияющие на обвязку основания крайне сложно.

Расчеты выполняются по двум группам предельных состояний ростверка. К первой группе относится:

  • Нормативная прочность материала (железобетона, бруса, двутавровой балки либо швеллера), которыми используются для обвязки фундамента;
  • Несущие характеристики грунта, в который погружены сваи;
  • Несущая способность опорных столбов.

К второй группе предельных состояний относится:

  • Нормативная усадка свай под воздействием вертикальных нагрузок от массы здания;
  • Возможность смещения либо крена свай под воздействием горизонтальных нагрузок, оказываемых на опоры в результате сдвигов грунта;
  • При обустройстве железобетонных ростверков дополнительно рассчитывается фактор появления трещин и их влияние на прочность обвязки.

внимание!

Совет эксперта! Расчеты ведутся согласно требованиям СНиП 2.03.01-84 “Пособие по проектированию ростверков под свайные фундаменты”.

Ключевым этапом расчетов является определение устойчивости ростверка к изгибающим воздействиям, которая вычисляется для каждой отдельной грани обвязки индивидуально. Для этого используются формулы:

  • Мхі и Муі – момент изгибающей силы на сечениях ростверка;
  • – проектная нагрузка на свайную опору;
  • хі и уі – расстояние от оси сваи до рассчитываемого сечения ростверка.

На основании расчетных данных определяются размеры ростверка и высота его поднятия над почвой. При обустройстве монолитного железобетонного ростверка за минимальную ширину ленты принято брать 40 сантиметров, высота ленты должна составлять не менее 30 сантиметров.

Для формирования железобетонной обвязки необходимо использовать бетон марок М200 и М150, вся конструкция в обязательном порядке должна укрепляться каркасом из арматурных стержней класса А2 и А3 диаметром от 10 мм.

Цена буронабивной сваи – от 23 тыс. за кубический метр.

Для монтажа фундамента одноэтажного промышленного корпуса весом 100 тонн потребуется 50 свай диаметром 25 см и глубиной 2 м.

ИТОГО: 575 тыс. рублей – Сюда входит стоимость бетона, арматуры, бурения и бетонирования.

Ростверк

Цена материала монолитного ростверка:

  • Бетон марки 100 – 2 тыс. руб. за кубометр.
  • Арматура – 25 тыс. за тонну.
  • Опалубка – от 2 тыс. руб. за кв. метр – покупка, от 450 – аренда.

Ленточный монолитный ростверк (материал вместе с работой) оценивается в среднем от 3 тыс. р. за погонный метр.

Свайный фундамент расчет количества свай

Любой проект свайно-ростверкового фундамента обязательно должен включать отдельный раздел с расчетом ростверка и сметой на строительство основания. Такие сметы делают люди, которые имеют высшее техническое образование, опыт и квалификацию. В проекте учитывается, к какой группе должен быть отнесен фундамент, а уже от группы зависит конечный расчет основания на продавливание.

Типы винтовых свай
Типы винтовых свай.

Что означает термин «продавливание»? Конструкция такого основания предусматривает наличие сплошного ростверка, под которым стоят сваи. На каждую сваю предусмотрена своя нагрузка, ее нужно учесть и рассчитать. Если нагрузка будет рассчитана неверно, тогда на одну сваю будет воздействовать слишком большая сила, а ростверк будет продавлен. А вместе с ним возможна деформация и самой сваи.

Расчет основания проводится по граничным состояниям 1 и 2 группы. К первой группе нужно отнести, в соответствии со строительными нормами, следующие параметры:

  • Прочность материалов, которые будут использоваться при производстве ростверка;
  • Особенности грунта, его несущие характеристики;
  • Нагрузка на основание при наличии нагрузок по горизонтали.
Забивка свай
Забивка свай.

Ко второй группе относятся следующие показатели:

  • Наличие вертикальных нагрузок и их давление на ростверк;
  • Смещение, повороты несущих конструкций по горизонтали;
  • Наличие или появление трещин в проектируемом или существующем железобетонном свайном фундаменте.

Ростверки под колонны смежного расположения (расположение по соседству), а также аналогичные по конструкции и характеристикам ленточные фундаменты рассчитываются с учетом положений СНиП II-В.1-61 по ключевому предельному состоянию усилий. Но при этом определяются также и дополнительные нагрузки, которые могут возникать в процессе эксплуатации здания.

Также, при необходимости, проводится расчет по открытию трещин на основных и второстепенных свайных конструкциях. При расчетах не играет роли, ростверк с какими сваями проектируется — принцип расчета одинаковый для свай с круглым или квадратным сечением.

Схема армирования свайного ростверка
Схема армирования свайного ростверка.

Высоту ростверка на несущих железобетонных элементах рассчитывают по конкретным формулам. Как правило, минимальная высота должна составлять не менее 35 см, а ширина – от 45 см. Но это документальные данные, которые на практике существенно отличаются, а поэтому высоту расположения ростверка всегда рассчитывают практически, исходя от существующей на строительной площадке ситуации. Подошва ростверка принимается в пределах 300 мм или меньше, а высота плитной конструкции составляет 150 мм.

Стоит отметить, что форма будущего основания под свайный фундамент может напрямую зависеть от всех частей будущей постройки, количества используемых элементов, типа почвы и наличия грунтовых вод. Ведь проектировщик прекрасно понимает, что высота свай должна быть оптимальной, чтобы выдерживать нагрузки и от самого здания, и со стороны почвы.

Что нужно помнить при расчете свайно-ростверкового фундамента?

  1. Все нагрузки и возможные факторы влияния на сваи и ростверк таких оснований нужно учитывать, исходя из положений СНиПа. Значения, которые там указаны, нужно умножать на коэффициенты надежности, которые четко определены в «Правилах учета ответственности сооружений подобного типа в процессе проектирования зданий».
  2. Расчет ростверка проводится с учетом основной и осевой нагрузок, причем часто проектировщик сразу добавляет процент поправки в большую сторону с целью устранить дополнительные факторы риска.
  3. Также в расчете и при составлении будущей сметы на строительство основания нужно использовать существующие значения параметров почвы, а также приоритетных климатических условий в регионе.
  4. Нужно сразу учесть тип используемых свай.
  5. Проектировщик, который уже имеет достаточно опыта расчетов таких конструкций, принимает свайно-ростверковое основание как единую целую конструкцию и проводит расчет всего основания, а не каждого его элемента по-отдельности.
  6. Если на строительной площадке обнаружены проблемные почвы, плывуны или уже в проекте обнаружено наличие больших нагрузок на основание, тогда сразу нужно учесть все негативные факторы влияния. Также к сложным грунтам относятся почвы с высоким залеганием поверхностных вод.

Такой расчет используется только в тех случаях, когда предусматривается стальной монолитный ростверк. Как правило, его практикуют в промышленном строительстве. Где используются тяжелые материалы для возведения несущих стен и перекрытий. И в таких случаях в смете должны быть предусмотрены следующие расчеты:

  • Полный расчет на продавливание колоннами;
  • Расчет продавливания угловыми сваями;
  • Изгиб конструкции;
  • Локальное продавливание сталью.

Принцип строения свайно-винтового фундамента.

Свайно-винтовой фундамент представляет собой совокупность заглублённых (вкрученных) в грунт на расчётную глубину металлических свай, которые сверху связаны в единую конструкцию общим ростверком. Сваи оснащены лопастями, которые становятся не только «инструментом» для ввинчивания металлической опоры в толщу грунта – за счет своей площади лопасти при проходке уплотняют породу ниже себя и становятся надежной опорой, способной выдержать немалые нагрузки.

Предлагаем ознакомиться:  Размеры блоков фбс для фундамента
Принцип строения свайно-винтового фундамента
Принцип строения свайно-винтового фундамента

Такая технология позволяет пройти сквозь поверхностные слои почвы, неустойчивого грунта, так, чтобы, в конце концов, свая «нашла» себе стабильную породу на глубине, обычно – ниже уровня промерзания, чтобы свести к минимуму влияние сил морозного пучения. Мало того что лопасти сваи опираются на уплотнённый грунт – они еще и успешно противостоят усилиям, выдергивающим сваю вверх.

Внутренняя полость трубы-сваи чаще всего по всей высоте заполняется бетоном (без дополнительного армирования) – это позволяет создать защиту стенок от внутренней коррозии. Установленные сваи сверху обрезаются по нивелиру под один уровень в горизонтальной плоскости, к ним привариваются оголовки с монтажными площадками, на которых располагают ростверк, становящийся затем основой для дальнейшего возведения внешних стен и внутренних капитальных перемычек.

Иллюстрация Спецификация Область использования
рс1 1 – тело сваи (металлическая труба);
2 – лопастная часть;
3 – бетонное заполнение сваи;
4 – оголовок с монтажной площадкой;
5 – двутавровая балка.
Каркасные, блочные или кирпичные стены, дома из бревна или бруса, постройки из металлических сэндвич-панелей.
рс2 6 – ростверк из швеллера. Каркасные, блочные или кирпичные стены, дома из бревна или бруса, постройки из металлических сэндвич-панелей.
рс3 7 – обвязка из деревянного бруса (или нижний венец);
8 – механическое крепление брусьев обвязки (уголок);
9 – штыревое соединение брусьев обвязки.
Каркасные дома, стены из бревна или бруса, легкие хозяйственные постройки.
рс4 10 – монолитный бетонный ростверк (в некоторых случаях – даже плита);
11 – связующая закладная армирующая конструкция.
Дома из кирпича, газобетонных блоков, стены из металлических сэндвич-панелей, каркасные, из бревен или бруса.

Такая конструкция обеспечивает равномерное распределение нагрузок по всем опорам и предопределяет основные достоинства свайно-винтового фундамента:

  • Минимальные сроки возведения – по подобному параметру свайно-винтовым фундаментам, наверное, нет равных. При согласованных действиях бригады, и если, конечно, грунт не «преподнесёт сюрпризов» типа непроходимой каменной гряды на глубине, работы по возведению полноценной основы под строительство дома могут занять буквально день – два. Полностью выпадают характерные для большинства иных фундаментов сроки ожидания полного созревания бетонных растворов.
Сваи вкручиваются без применения спецтехники – мускульными усилиями нескольких человек с применением длинных рычагов
Сваи вкручиваются без применения спецтехники – мускульными усилиями нескольких человек с применением длинных рычагов
  • Очень часто возведение свайного фундамента можно провести самостоятельно, не прибегая к услугам специальной техники, что значительно удешевляет общую стоимость строительства.

Свайный фундамент расчет количества свай

Правда, если позволяет финансовая возможность, и есть желание избавить себя от нелегкого ручного труда, можно воспользоваться и услугами специальной установки для ввинчивания подобных свай. Работа пойдет еще быстрее и качественнее.

винтовые сваи

С применением спецтехники установка винтовых свай упрощается и ускоряется до предела
С применением спецтехники установка винтовых свай упрощается и ускоряется до предела
  • Строительство свайного фундамента возможно практически на всех типах грунтов, в том числе на заболоченных, торфяных участках – главное, чтобы лопастная часть достигла на глубине плотной породы, расположенной ниже уровня промерзания. При таком положении силы морозного вспучивания неспособны оказать сколь-нибудь значимого влияния на стабильность конструкции.
  • Свайно-винтовой фундамент – это одно из наиболее удачных решений при необходимости строительства на участке с пересеченным рельефом. Хотя винтовая часть всех свай должна расположиться на одном уровне по горизонтали, верхнюю их часть несложно подрезать по нивелиру, также выведя в единую плоскость перед связыванием ростверком.
Свайный фундамент позволяет упростить строительство домов на участках с выраженно пересеченным рельефом
Свайный фундамент позволяет упростить строительство домов на участках с выраженно пересеченным рельефом
  • При использовании качественно изготовленных свай, имеющих антикоррозионную обработку, такой фундамент должен прослужить не менее 50 лет.

Тем не менее, существуют у фундаментов подобного типа и определенные недостатки:

  • Определенные сложности в установке вплотную к ране возведенным зданиям, например, при строительстве пристройки. Проблема решается применением спецтехники.
  • Имеющиеся ограничения пол несущей способности винтовых свай. Впрочем, этот недостаток несущественен при ведении частного строительства – заложенных возможностей свай, при правильном их подборе, обычно вполне достаточно.
  • Нет возможности оборудовать полноценный подвал или цокольное помещение.
  • Наконец, самый главный недостаток – это действие коррозии на металлические сваи, которое способно существенно снизить их эксплуатационный ресурс. Безусловно, добросовестные производители предусматривают возможные меры для снижения подобного воздействия – применяются оцинкованные трубы, специальные полимерные покрытия. Однако, полностью исключить влияние коррозии сложно. Кроме того, оно может быть усилено неблагоприятным химическим составом грунтов, высокой вероятностью блуждающих токов из-за близкого расположения дома от электрических подстанций, шахт, высоковольтных линий электропередач или вышек сотовой связи, железнодорожной магистрали.

Кроме того, некоторые хозяева своими руками неосознанно «закладывают бомбу», подключая к вкрученным сваям контур заземления дома. Нет слов, как заземление эта схема – вполне работоспособна. Но в этом то и беда – при любой нештатной ситуации с электроприборами ток пойдет через сваю, резко активизируя при этом процессы коррозии, особенно в областях сварных швов.

Однако, вернемся к теме нашей публикации. При качественном монтаже винтовых свай, правильной их расстановке и обвязке, нагрузка от здания должна распределяться по всем точкам опоры равномерно. Значит, для определения количества свай необходимо иметь два основополагающих параметра – это несущая способность опоры и суммарная нагрузка, которая будет создаваться на фундамент. Причем, здесь должна учитываться не только масса самого здания, но и эксплуатационные и иные внешние нагрузки.

Для начала разберемся со сваями – с выпускаемыми разновидностями и с допустимыми нагрузками на них.

Для тяжелых конструкций, промышленных корпусов и многоэтажных зданий используются железобетонные свайные фундаменты. Небольшие промышленные объекты могут возводиться на винтовых фундаментах.

Винтовые сваи в наше время широко представлены в свободной продаже. Существует несколько типоразмеров, обычно применяющихся в индивидуальном строительстве. Различаются они диаметром ствола (трубы) и лопастей, стало быть, и своими несущими возможностями. Кроме того, сваи любого типоразмера выпускаются в довольно широком ассортименте длин, обычно от 1650 до 7000 мм, что позволяет подобрать нужный размер в зависимости от особенностей планируемого строительства.

Расчет свайного фундамента

Ниже в таблице приведены основные параметры свай модельного ряда СВС – с приваренными лопастями винтовой части. Эти модели – наиболее распространённые и доступные по цене. Для ориентира, будут приведены средние цены на сваи длиной 2500 мм.

Иллюстрация Краткое описание и предназначение модели Примерный уровень цен (длина 2500 мм)
всв1 СВС-57. Свая не отличается высокой несущей способностью – допустимая нагрузка до 800 кг.
Стандартная область применения – облегченные заборы, не обладающие парусностью, то есть из сетки-рабицы.
Чаще всего используются 4-метровые изделия, из расчета 2 метра заглубления и еще 2 – высота забора.
1300 руб. 100 руб. за каждые дополнительные 500 мм длины.
Оголовок ОВС-57/200/200 – 260 руб./шт.
всв2 СВС-76 способны выдерживать нагрузку до 3000 кг, и поэтому могут применятся для строительства заборов и ограждений «глухого» типа, то есть обладающих парусностью (из профнастила, металлического или деревянного штакетника, шиферных листом, поликарбоната и т.п.)
Позволяют при необходимости создавать между опорами дополнительный ленточный фундамент для забора.
Наиболее часто используемый размер – 4000 мм.
1450 руб. 100 руб. за каждые дополнительные 500 мм длины.
Оголовок ОВС-76/200/200 – 300 руб./шт.
всв3 СВС-89 с допустимой нагрузкой, доходящей до 4÷5 тонн.
Типичная сфера применения – строительство беседок, хозяйственных построек, гаражей.
Отлично подойдет для пристраивания веранды к дому.
Используется в качестве дополнительной опоры, например, при установке в доме печи или камина.
1500 руб.
Оголовок ОВС-89/200/200 – 300 руб./шт.
всв4 СВС-108 уже могут применяться при возведении жилых построек – домов из бруса, бревенчатых срубов или каркасных конструкций.
Допустимая нагрузка на опору может лежать в диапазоне от 5 до 9 тонн.
Отлично подходят для строительства на заболоченных и торфяных грунтах.
1700 руб.
Оголовок ОВС-108/200/200 – 300 руб./шт.
всв5 СВС-133 способны выдерживать нагрузки, доходящие до 10÷14 тонн.
Такие сваи используют для возведение фундаментов под строительство достаточно тяжелых домов из кирпичей или газобетонных блоков.
Допустимо использование монолитного ростверка и даже заливка плиты перекрытия первого этажа.
2250 руб.
ОВС-133/300/300 – 350 руб./шт

А вот теперь – очень важное замечание. Все представленные выше модели можно назвать «бюджетным вариантом» – они изготавливаются по технологии приваривания лопастей к телу трубы, и в этом кроется их основной недостаток.

Даже небольшое отклонение в геометрии при приваривании лопастей может давать нежелательный эффект отклонения сваи от вертикали при ее вкручивании в грунт. Кроме того, при экстремальных напряжениях, которые обязательно испытывает лопасть при вкручивании, зачастую случаются разрывы сварного шва –  свая начинает просто проворачиваться на месте, и ни о какой несущей способности уже и речи не идет.

Предлагаем ознакомиться:  Усиление фундамента частного дома - возможные способы

Мало того, в практике использования подобных фундаментов известны случаи, когда под консолидированным воздействием  уже упомянутой выше коррозии и внешней механической нагрузки попасть отрывалась по шву уже после нескольких лет эксплуатации. При этом свая также значительно теряет в своей несущей способности, дополнительная нагрузка падает на соседние опоры, и не исключается проседание этой части фундамента с деформацией ростверка, а значит и стен дома.

Винтовой наконечник сваи сварного типа (слева) и литой – разница видна невооруженным глазом.
Винтовой наконечник сваи сварного типа (слева) и литой – разница видна невооруженным глазом.

Если подходить к делу со всей серьёзностью, и тем более – в случае возведения не хозяйственной постройки или ограждения, а полноценного жилого дома, оптимальным решением станет использование свай с литым винтовым наконечником. Изготовленные из стали СТ-25 или СТ-35 методом точного литья в вакуумной среде, наконечники обладают выверенной геометрией спирали, более толстой лопастью, которой не будут страшны экстремальные нагрузки, а отсутствие сварных швов резко снижает уязвимость к коррозии.

Правда, за это придется отдать несколько большую сумму. Так, стоимость одной сваи СВЛН-108/300/2500 (аббревиатура ЛН – литой наконечник) уже ориентировочно 2600 руб., а СВЛН-133/350/2500 – 3350 руб., то есть в среднем на треть дороже сварных.

Приобретать винтовые сваи лучше всего непосредственно у проверенного производителя, или, по крайней мере, в тех торговых точках, где могут документально подтвердить оригинальность продукции
Приобретать винтовые сваи лучше всего непосредственно у проверенного производителя, или, по крайней мере, в тех торговых точках, где могут документально подтвердить оригинальность продукции

При выборе любых винтовых свай необходимо проявлять особую внимательность к качеству изготовления. Беда в том, что в этой сфере подвизается немало полукустарных производителей, изделия которых не выдерживают никакой критики. Это касается и труб, и стали, используемой для наваривания лопастей, и качества выполнения сварных швов, и правильности геометрии винта, и антикоррозионного покрытия свай.

Кстати, ушлые «леваки» освоили даже выпуск псевдо-литых наконечников, которые внешне могут мало отличаться от настоящих. Так что будьте крайне внимательны и никогда не стесняйтесь потребовать сертификационную документацию, которая должна сопровождать любую партию «легальной» продукции. В вопросах строительства фундамента полагаться «на авось» никак нельзя – ошибки могут очень многого стоить.

На особо ответственных участках строительства, для фундаментов, рассчитанных на тяжелые постройки, могут применяться винтовые сваи с двухъярусным расположением лопастей.
На особо ответственных участках строительства, для фундаментов, рассчитанных на тяжелые постройки, могут применяться винтовые сваи с двухъярусным расположением лопастей.

Указанными выше моделями разнообразие винтовых свай не ограничивается — просто были продемонстрированы наиболее распространенные и широко применяемые в частном строительстве варианты. А кроме этого, производятся специализированные сваи для каменистых грунтов, которые формой больше напоминают спираль самореза, для вечной мерзлоты – с дополнительной буровой коронкой, и другие.

Для особо ответственных построек с большим удельным давлением на опоры применяются винтовые сваи с двумя рядами лопастей, разнесенными по высоте колонны. Это позволяет компенсировать горизонтальные подвижки грунта, исключить перекос при ввинчивании, повысить несущую способность сваи. Правда, для монтажа более сложных разновидностей, как правило, уже не обходится без специальной техники.

После того как познакомились с характеристиками свай, можно переходить к рассмотрению важного вопроса – какой же несущей способностью они будут обладать, то есть какую допустимую нагрузку на них можно планировать.

Этот параметр напрямую зависит от таких критериев, как типоразмер сваи и особенности преобладающего несущего слоя грунта. Если с первым показателем – всё относительно понятно, так как сваи выдерживаются в стандартных геометрических размерах, то со вторым уже сложнее. И эта сложность в основном в том, что  самостоятельно оценить характеристики грунта – задача непростая, а иногда – и вовсе не разрешимая без привлечения специалистов.

W = Q / k

W – собственно, сама несущая способность сваи, то есть та эксплуатационная нагрузка, которую опора способна гарантированно выдержать.

Q – расчетное значение несущей способности сваи, исходя из ее размерных параметров и характеристики несущего слоя грунта.

k – так называемый «коэффициент надежности», учитывающий необходимый эксплуатационный запас несущей способности и зависящий от качества предварительно проводимых исследований грунта и, в определённой мере – от общего количества свай.

Q = S × Ro

S – площадь поперечного сечения опорной части сваи, то есть ее лопасти (в вертикальной проекции).

Ro – расчетное сопротивление грунта на уровне заглубления винтовой части сваи.

Тип грунта на уровне залегания винтовой части сваи Особенности грунта Сопротивление грунта на глубине 1500 мм и ниже, кг/см²
Песчаный грунт Крупной фракции, от 2,5 до 5 мм 15,0
Средней фракции, от 1,5 до 2.5 мм 15,0
Мелкой фракции, от 1,0 до 1,5 мм 8,0
Пылевидной фракции, менее 1,0 мм 5,0
Супеси и суглинки Полутвердого состояния 5,5
Тугопластичные 4,5
Мягкопластичные 3,5
Глины Полутвердого состояния 6,0
Тугопластичные 5,0
Мягкопластичные 4,0
Лёсс Мягкопластичный 1,0

Пластичность глины, суглинков или супесей можно определить, просто сжав образец грунта в ладони – сохранит ли комок приданную ему форму или рассыплется при прикосновении. Фракцию песка также определить – не составит особого труда. Лёссовые слои (пористая порода характерного палевого или бежевого цвета) встречаются крайне редко, и несущая способность у них крайне невысокая.

Однако, и это еще не всё. Возвращаемся к поправочному «коэффициенту надежности». Он может принимать значение от 1,2 до 1,7. Мало того, что этим самым уже закладывается эксплуатационный запас несущей способности сваи – такая поправка еще и учтет точность определения структуры грунта. Разъясним подробнее.

  • Самое правильное решение при проектировании фундамента – это профессиональный анализ состояния грунтов на участке строительства. Для этого в нескольких местах пробуриваются скважины, берутся образцы на органолептический и лабораторный анализы. По итогам исследования составляется заключение о картине расположения грунтов и водоносных горизонтов, после чего вырабатываются рекомендации по применению того или иного типа фундамента. При таком подходе коэффициент надежности можно взять минимальный: k = 1,2.
Самый правильный подход для проектирования фундамента – это профессиональное геологическое исследование участка
Самый правильный подход для проектирования фундамента – это профессиональное геологическое исследование участка

Ростверк

Расчет фундамента на изгиб

Многие строители не раз сталкивались с проблемой изгиба несущей конструкции через неверно подобранные материалы или ошибки в расчетах. Соответственно, смета уже никуда не годится, ее нужно оперативно переделывать и проводить новые расчеты. Поэтому в строительных нормах четко указано, что расчет на изгиб проводится только в сечении по грани колонны и по внешнему контуру ростверка.

Предлагаем ознакомиться:  Утепление фундамента дома снаружи пеноплексом своими руками

Есть несколько методик расчетов на изгиб, но подбираются они в каждом конкретном случае индивидуально, исходя от внешних условий. Самый быстрый вариант – это суммирование всех моментов от реакций запроектированных свай, дополнительно учитываются локальные нагрузки.

Схема армированной сваи
Схема армированной сваи.

Но такая методика используется, если используются железобетонные сваи. А вот когда используется стальная свайная конструкция, тогда лучше брать методику расчета по сечению колонн. Также таким методом рассчитывается и необходимое количество, и допустимый максимальный диаметр арматуры.

Пример расчета

Входные данные

Вес дома: 150 тонн

Вес дома необходимо указать без учета массы фундамента с учетом снеговой и эксплуатационной нагрузки на перекрытия и с коэф. запаса. Для примера взят одноэтажный каркасный дом.

Грунт: Суглинок. Коэффициент пористости [e]: 0.5. Показатель текучести грунта [IL]: 1

Тип столбов: с уширением пяты (ТИСЭ)

Свайный фундамент расчет количества свай

Высота ствола столба [h1]: 2.5м

Диаметр ствола столба [d1]: 0.25м

Высота уширения столба [h2]: 0.3м

Диаметр уширения столба [d2]: 0.6м

Глубина погружения столба в грунт: 1.5м

Конструктивная схема здания: пятистенок (с одной внутренней несущей стеной по длинной стороне дома)

Размеры дома: 10х12м

Высота ростверка: 0.4м

Ширина ростверка: 0.4м

Условия расчета

Для расчета количества столбов нам необходимо знать расчетное сопротивление грунта, нагрузки на фундамент (вес дома со снеговой и эксплуат. нагрузкой) и массу фундамента.

В связи с тем, что масса фундамента нам не известна расчет будем производить в два приема. Изначально находим кол-во столбов без учета массы фундамента (столб ростверк либо только столбы), а затем, когда масса фундамента становится известной, находим кол-во столбов с учетом его массы.

Расчет столбчатого фундамента будем производить по второй группе предельных состояний (по деформациям основания). За основу взят СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений.

Отступление: Стоит заметить, что многие застройщики называют данный тип свайно-ростверковым фундаментом. Если идти по строгой терминологии то это не верно и для расчета свайного фундамента используется СП 24.13330.2011. По нему будет составлен отдельный калькулятор.

Если характеристики грунтов известны, то для расчета можно воспользоваться формулой из пункта 5.6.7 СП 22.13330.2011.

Определяем ширину подошвы фундамента. В нашем случае это столб, который имеет геометрию подошвы в виде круга. Поэтому в первую очередь находим площадь подошвы столба, которая будет опираться на грунт. Затем вычисляем ширину фундамента.

Площадь подошвы столба = Пи * Диаметр подошвы столба * Диаметр подошвы столба / 4 = 3.14 * 0.6 * 0.6 / 4 = 0.2826 м2 = 2826 см2

Ширина фундамента = квадратный корень (Площадь подошвы столба) = квадратный корень (2826см2) = 0.53 м

При неизвестной ширине фундамента можно найти расчетное сопротивление грунта по формулам через приложения В СП 22.13330.2011. Ширина фундамента в нашем случае задана конструктивно, но за основу можно взять данный расчет за счет минимальных требований к прочностным характеристикам грунта.

Столб с уширением (ТИСЭ)

R = R0[1 k1(b-b0)/b0](d d0/2d0), где

[R0] – расчетное сопротивление грунта основания (при d=2м и b=1м), кПа;

[k1] – коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, кроме пылеватых песков, — k1 = 0,125, пылеватыми песками, супесями, суглинками и глинами — k1 = 0,05;

[b] – ширина проектируемого фундамента, м;

[d] – глубина заложения проектируемого фундамента, м;

[b0] – ширина фундамента равная 1м (R0);

[d0] – глубина заложения фундамента равная 2м (R0).

R = 350*[1 0.05*(0.53-1)/1]*(1.5 2)/2*2 = 214 кПа = 21.82 т/м2 = 2.2 кг/см2

Точный расчет по расчетному сопротивлению грунта можно найти в калькуляторе в разделе «Расчет».

Расчет столбов

Определение кол-во столбов без учета массы фундамента

Допустимая нагрузка на столб = Площадь подошвы столба * Расчетное сопротивление грунта = 0.2826 м2 * 21.82 т/м2 = 6.2 т

Зная расчетное сопротивление грунта, площадь подошвы столба и вертикальные нагрузки на фундамент (вес дома) можно вычислить количество столбов на дом без учета массы фундамента.

Количество столбов (без фундамента) = Нагрузка на фундамент / Допустимая нагрузка на сваю = 150 т / 6.2 т = 24.2 Округляем = 25 столбов

Расчет массы столбов

Для определения массы столбов необходимо вычислить объем столба и умножить на плотность бетонной смеси. Массу арматуры в расчете учитывать не будем. Также стоит учесть, что уширение в калькуляторе имеет больший объем, чем у сваи ТИСЭ, поэтому будет запас по объему столба и, следовательно, по ее массе и расходу бетона.

Объем столба = [Высота ствола столба * Площадь сечения столба] [Высота уширения столба * Площадь сечения уширения столба] = [2.5 * (3.14 * 0.25 * 0.25 / 4)] [0.3 * (3.14 * 0.6 * 0.6/ 4)] = 0.21 м3

Расчет бетона осуществлен по методике, описанной в книге В.П. Сизова: Руководство для подбора составов тяжелого бетона. Алгоритм расчета можно посмотреть на странице калькулятора Бетон-Онлайн v.1.0. Для заданных параметров плотность бетонной смеси составила 2309 кг/м3

Масса одного столба = Объем столба * Плотность бетонной смеси = 0.21 м3 * 2309 кг/м3 = 484 кг = 0.48 т

Масса всех столбов = Количество столбов * Массу одного столба = 25 * 0.48т = 12 т

Расчет массы ростверка

Длина ростверка = [2 * Длина АГ] [3*(Длина12 – 2 * Ширина ростверка)] = [10 * 2] [3 * (12 – 2 * 0.4)] = 20 33.6 = 53.6 м

Длину ростверка можно посчитать и без учета ширины ростверка, но расчет будет менее точным.

Длина ростверка = 2 * 10 3 * 12 = 56 м

Объем ростверка = Длина ростверка * Ширина ростверка * Высота ростверка = 53.6 * 0.4 * 0.4 = 8.58 м3

Масса ростверка = Объем ростверка * Плотность бетонной смеси = 8.58 м3 * 2309 кг/м3 = 19 811 кг = 20 т

Массу арматуры не учитываем. Массу ростверка и столбов округляем в большую сторону до целого числа.

Расчет общего количества столбов на дом

Минимальное кол-во столбов = [Нагрузки на фундамент Масса фундамента] / Допустимая нагрузка на один столб = [150т 12т 20т] / 6.2 т = 29.35 Округляем 30 столбов

Конструктивно столбов может быть больше, но их минимальное количество мы определили. Расстановка столбов по периметру ростверка должна производиться с учетом нагрузок по осям (у несущих стен шаг столбов будет чаще). Также столбы должны быть размещены по углам дома и в местах пересечения с внутренними стенами.

Итог

Фактически, своими руками сделать правильный расчет таких специфических фундамента практически невозможно. Для этого нужно иметь не только строительное образование, но и огромный опыт работы строителем и проектировщиком.

Поэтому перед началом строительства дома лучше сразу попросить специалистов, чтобы они сами сделали рабочий проект будущего основания с указанными не только местами установки каждой сваи и ее допустимой длины и сечения, но и размеров ростверка. А тем более, что только специалисты четко укажут, из каких материалов лучше строить здание.

ГОСТы, книги, программы

СП 22.13330.2011 (СНиП 2.02.01-83*); СНиП 2.02.01-83СНиП 2.01.07-85 “Нагрузки и воздействия”

В.П. Сизова «Руководство для подбора составов тяжелого бетона»